JP3688064B2 - 画像圧縮方法及び画像圧縮装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオフォン等に用いられる画像圧縮方法及び画像圧縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通信媒体や記録媒体を対象にした画像の高効率符号化技術において、画像を一旦周波数空間上に変換し、「自然画では高周波より低周波により多くのデータが存在する」という性質を利用したサブバンド符号化を応用した圧縮方法が盛んに応用されている。さらにサブバンド符号化を行った後のデータを可変長符号化によって効率良く伝送又は記録するために、ハフマン符号化技術が利用されている。これにより、画像は数十分の一まで圧縮されるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像圧縮装置の構成では、システム固定のハフマン符号表を用いるため、入力画像によっては、サブバンド符号化結果のデータの確率分布が、システム固定のハフマン符号表で期待している確率分布と大きく異なることがあり、その場合には効率のよい可変長符号化はできない。
【０００４】
またこの問題に関しては、画像一枚ごとに、最適なハフマン符号表を求めた上で、そのハフマン符号表とこれを用いて符号化したデータを伝送又は記録するという方法も考えられている。この方法では画像一枚に対して最適なハフマン符号表をデータとして伝送又は記録しなければ、画像を再生することはできない。このため最適なハフマン符号表を画像一枚につき一枚ずつ伝送又は記録するというオーバヘッドが生じ、時間的に変化する画像の圧縮率は向上しなくなるという問題点がある。
【０００５】
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あって、画像を圧縮して伝送又は記録するとき、最適なハフマン符号表を逐一伝送又は記録する代わりに、学習された代表的なハフマン符号表を指定することによって、より少ないデータ量で画像を出力することのできる画像圧縮装置及び画像圧縮方法を実現することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、新たな画像を取り込み、画像１枚毎にサブバンド符号のリストを求めるステップａと、得られたサブバンド符号リスト中の各サブバンド符号の出現確率を求めるステップｂと、過去の画像で得られた学習済みハフマン符号表の中に、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して、ハフマン符号の平均符号長を所定の閾値以下にするものが登録されているか否かを判別するステップｃと、前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が前記学習済みハフマン符号表に登録されていると判別された場合、そのハフマン符号表の記号を出力するステップｄと、前記ステップｃで閾値以下にするハフマン符号表が学習済みハフマン符号表に記録されていないと判別された場合、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して平均符号長が最小となるような最適ハフマン符号表を新たに生成するステップｅと、ステップｅで得られた最適ハフマン符号表を前記学習済みハフマン符号表に登録するステップｆと、前記ステップｅで生成された特定のハフマン符号表を伝送又は記録するため符号化するステップｇと、現在の画像に対して前記学習済みハフマン符号表に登録された最適ハフマン符号表を用いてハフマン符号化を行い、圧縮画像データを記録又は伝送するステップｈと、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また本願の請求項２記載の発明は、時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、新たな画像を取り込み、画像１枚毎にサブバンド符号のリストを求めるステップａと、得られたサブバンド符号リスト中の各サブバンド符号の出現確率を求めるステップｂと、過去の画像で得られた学習済みハフマン符号表の中、又は典型的な画像に対して予め求められたハフマン符号表を登録した初期学習済みハフマン符号表の中に、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して、ハフマン符号の平均符号長を所定の閾値以下にするものが登録されているか否かを判別するステップｃと、前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が前記学習済みハフマン符号表又は前記初期学習済みハフマン符号表に記録されていると判別された場合、そのハフマン符号表の記号を出力するステップｄと、前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が学習済みハフマン符号表又は前記初期学習済みハフマン符号表に記録されていないと判別された場合、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して平均符号長が最小となるような最適ハフマン符号表を新たに生成するステップｅと、ステップｅで得られた最適ハフマン符号表を前記学習済みハフマン符号表に登録するステップｆと、前記ステップｅで生成された特定のハフマン符号表を伝送又は記録するため符号化するステップｇと、現在の画像に対して前記学習済みハフマン符号表に登録された最適ハフマン符号表を用いてハフマン符号化を行い、圧縮画像データを記録又は伝送するステップｈと、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また本願の請求項３記載の発明は、１画面分の画像データを一時保持するフレームメモリと、前記フレームメモリに保持された画像データを周波数空間上に変換するサブバンド符号化部と、前記サブバンド符号化部が変換した符号のデータを記憶するサブバンド符号記憶部と、前記サブバンド符号記憶部に記憶された各符号の出現確率を算出する出現確率算出部と、前記サブバンド符号記憶部に保持された各符号に対して、各符号の出現確率とハフマン符号とを各画像毎に記録するハフマン符号表記憶部と、前記出現確率算出部で算出された各符号の出現確率を参照し、１画面の平均符号長が最小となるようハフマン符号を決定し、前記ハフマン符号表記憶部に書き込む最適ハフマン生成部と、前記ハフマン符号表記憶部に記録された各画像のハフマン符号表をまとめて格納するハフマン符号学習部と、前記ハフマン符号学習部に格納されたハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号に対して、平均符号長を所定の閾値以下にするものが存在するか否かを検索し、存在すればハフマン符号表の表番号を出力し、存在しなけばその旨を出力する学習判定部と、前記サブバンド符号記憶部に保持されたサブバンド符号に対して、前記ハフマン符号表記憶部を参照しながらハフマン符号化を行うハフマン符号化部と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
また本願の請求項４記載の発明は、典型的な画像をサブバンド符号化した場合に得られる最適なハフマン符号表を予め記憶したハフマン符号表初期学習部と、１画面分の画像データを一時保持するフレームメモリと、前記フレームメモリに保持された画像データを周波数空間上に変換するサブバンド符号化部と、前記サブバンド符号化部が変換した符号のデータを記憶するサブバンド符号記憶部と、前記サブバンド符号記憶部に記憶された各符号の出現確率を算出する出現確率算出部と、前記サブバンド符号記憶部に保持された各符号に対して、各符号の出現確率とハフマン符号とを各画像毎に記録するハフマン符号表記憶部と、前記出現確率算出部で算出された各符号の出現確率を参照し、１画面の平均符号長が最小となるようハフマン符号を決定し、前記ハフマン符号表記憶部に書き込む最適ハフマン生成部と、前記ハフマン符号表記憶部に記録された各画像のハフマン符号表をまとめて格納するハフマン符号学習部と、前記ハフマン符号学習部又は前記ハフマン符号表初期学習部に格納されたハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号に対して、平均符号長を所定の閾値以下にするものが存在するか否かを検索し、存在すればハフマン符号表の表番号を出力し、存在しなけばその旨を出力する学習判定部と、前記サブバンド符号記憶部に保持されたサブバンド符号に対して、前記ハフマン符号表記憶部を参照しながら前記ハフマン符号学習部又は前記ハフマン符号表初期学習部を用いてハフマン符号化を行うハフマン符号化部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の方法又は請求項３記載の装置によれば、画像圧縮のための可変長符号化の１つであるハフマン符号を用いる場合、現在入力した画像に対して最適なハフマン符号表を学習する。このとき過去に学習されたハフマン符号表の中に符号化効率の良いものが見つかった場合、そのハフマン符号表の記号を出力することによって、最適なハフマン符号表を伝送又は記録することができる。こうするとハフマン符号表そのものを逐一符号化する場合に比較して、圧縮画像データの情報量が削減される。
【００１１】
請求項２の方法又は請求項４記載の装置によれば、典型的な画像に対して予め最適なハフマン符号表を求めておく。こうすると上記の作用に加えて、画像圧縮装置が動作を開始したとき、新しい画像が入力されても最適なハフマン符号表の学習の効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における画像圧縮装置について、図面を参照しつつ説明する。図１は第１の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。本図において、フレームメモリ１０１は１画面分の画像データを格納するメモリである。サブバンド符号化部１０２はフレームメモリ１０１に格納された画像データを周波数空間上に変換する符号化部である。サブバンド符号記憶部１０３はサブバンド符号化部１０２が変換した結果のデータを記憶する記憶部である。
【００１３】
出現確率算出部１０４はサブバンド符号記憶部１０３に記憶された複数のデータの夫々の出現確率を算出する算出部である。ハフマン符号表記憶部１０５はサブバンド符号記憶部１０３に現れるデータと、そのデータの出現確率と、そのデータに割当てられたハフマン符号表とを対応付けて記憶する記憶部である。最適ハフマン生成部１０６はハフマン符号表記憶部１０５に保持された符号の出現確率を参照し、平均符号長が最も短くなるようにハフマン符号を決定し、ハフマン符号表記憶部１０５に書き込む生成部である。
【００１４】
学習判定部１０７は後述するハフマン符号表学習部１０８に記憶されているハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号化後のデータに関して、平均符号長をある閾値以下にするものがあるか否かを検索し、もし存在すればそのハフマン符号表を示す記号（テーブル番号）を出力し、もし無ければその旨を出力する判定部である。ハフマン符号表学習部１０８はハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表を複数記憶する学習部であり、ＲＡＭ等で構成される。ハフマン符号化部１０９はサブバンド符号記憶部１０３に記憶されたデータをハフマン符号表学習部１０８を参照しながらハフマン符号化を行う符号化部である。
【００１５】
画像圧縮処理制御部１１０は画像圧縮装置を構成する各ブロックの圧縮処理に係わる制御を行う回路である。画像圧縮処理制御部１１０は次のような制御を行う。第１に、フレームメモリ１０１に格納された画像データをサブバンドに変換するようサブバンド符号化部１０２に指示する。第２に、サブバンド符号記憶部１０３に記憶されたデータに対して、各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部１０４に指示する。
【００１６】
第３に、ハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表の符号と、その符号の出現確率を関係を参照して、最適なハフマン符号表を生成するように最適ハフマン生成部１０６に指示する。第４に、現在可変長符号化しようとしている画像データに対して、ハフマン符号表学習部１０８に学習されたハフマン符号表で符号化したとき、平均符号長がある閾値以下になるか否かを判定するように学習判定部１０７に指示する。
【００１７】
第５に、ハフマン符号化部１０９に対して、サブバンド符号記憶部１０３に記憶されたデータをハフマン符号表記憶部１０５のハフマン符号表を参照して、ハフマン符号化を行うよう指示する。
【００１８】
このように構成された第１の実施の形態の画像圧縮装置の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。先ずステップＳ１で画像圧縮処理制御部１１０がサブバンド符号化部１０２に対してサブバンド符号化を行うよう指示する。するとサブバンド符号化部１０２はフレームメモリ１０１の内容を参照して、サブバンド符号化を行い、その結果をサブバンド符号記憶部１０３に書き込む。
【００１９】
次にステップＳ２で、画像圧縮処理制御部１１０がサブバンド符号化結果について各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部１０４に指示する。すると出現確率算出部１０４はサブバンド符号記憶部１０３を参照して、各符号の出現確率を算出し、ハフマン符号表記憶部１０５に書き込む。図３はこのときのハフマン符号表記憶部の内容である。この状態ではハフマン符号が決定されていない。
【００２０】
次にステップＳ３で、画像圧縮処理制御部１１０が学習判定部１０７に指示を与え、現在注目しているサブバンド符号化されたデータをハフマン符号化する際に、過去に学習したハフマン符号表の中に、平均符号長をある閾値以下にできるハフマン符号表が学習されていないか検索させる。すると学習判定部１０７はハフマン符号表学習部１０８を参照し、現在注目しているサブバンド符号化されたデータを、既に学習されたハフマン符号表を用いて符号化した場合の平均符号長を算出する。
【００２１】
ここで算出された平均符号長の値がある閾値より小さければ、ステップＳ８に進んでいま注目しているハフマン符号表を示す記号を出力する。またここで算出された平均符号長の値がある閾値より大きい場合は、過去に学習された次のハフマン符号表を用いて、サブバンド符号化されたデータに対して、平均符号長を算出する。
【００２２】
ここでステップＳ３において、平均符号表を閾値以下にするハフマン符号表が無ければその旨を出力し、ステップＳ４に進む。
【００２３】
ここではステップＳ３において、平均符号長が例えば閾値１０以下にできる符号表が学習されていない場合の動作について説明する。ステップＳ４で画像圧縮処理制御部１１０が、最適ハフマン生成部１０６にハフマン符号表の生成を指示する。すると最適ハフマン生成部１０６は、ハフマン符号表記憶部１０５に記録された出現確率を参照し、最も平均符号長が短くなるハフマン符号を各符号に割当て、その結果をハフマン符号表記憶部１０５に書き込む。図４はこのときのハフマン符号表記憶部１０５の内容を示したものである。
【００２４】
ステップＳ５で画像圧縮処理制御部１１０が再びハフマン符号表学習部１０８を参照し、符号とハフマン符号の対応を出力する。そのとき、ハフマン符号表記憶部１０５にこの符号表を書き込む。なお、ハフマン符号表学習部１０８の記憶容量が有限であるため、学習データとして参照された頻度等を記憶しておき、頻度の低いものを消去して、新たに学習すべきハフマン符号表を記憶する容量を確保してもよいことは言うまでもない。
【００２５】
次にステップＳ６で画像圧縮処理制御部１１０が新たに学習したハフマン符号表の符号とハフマン符号を対応付けたハフマン符号表を符号化する。このように、新たな学習が発生した場合は、そのときのハフマン符号表の符号とハフマン符号の対応を再生側に渡すようにしておけば、再生側ではこの情報を基に元の画像を再生できる。
【００２６】
次にステップＳ７で、画像圧縮処理制御部１１０がハフマン符号化部１０９に対して可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部１０９は、サブバンド符号記憶部１０３の内容を、ハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００２７】
以上により、再生側では符号とハフマン符号を対応づけて符号化した情報と、そのハフマン符号表を基に符号化されたサブバンド符号化後のデータを受け取ることにより、元の画像を再生できる。
【００２８】
次にステップＳ３において、ハフマン符号表学習部１０８に平均符号表を閾値１０以下にするものが見つかった場合の動作について説明する。図５に示すようにハフマン符号表学習部１０８に記憶されたハフマン符号表のＣが、平均符号長を閾値１０以下にする符号表であったとする。ステップＳ８で、画像圧縮処理制御部１１０が、学習判定部１０７が出力したハフマン符号表、例えば記号「Ｃ」を受取り、これを画像の圧縮データのヘッダとして出力する。
【００２９】
次にステップＳ７で、画像圧縮処理制御部１１０がハフマン符号化部１０９に可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部１０９は、サブバンド符号記憶部１０３の内容を、ハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００３０】
以上のように「Ｃ」というハフマン符号表が用いられたという情報と、そのハフマン符号表を用いてハフマン符号化されたデータが準備できた。これにより、再生側も「Ｃ」というハフマン符号表を学習しておけば、これらの情報を伝送又は記録することによって元の画像に再生できる。
【００３１】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態における画像圧縮装置について図６〜図１０を参照しつつ説明する。図６は第２の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。図６において、フレームメモリ２０１は１画面分の画像データを格納するメモリである。サブバンド符号化部２０２はフレームメモリ２０１に格納された画像データを周波数空間上に変換する符号化部である。サブバンド符号記憶部２０３はサブバンド符号化部２０２が変換したデータを記憶する記憶部である。
【００３２】
出現確率算出部２０４はサブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータとそのデータの夫々の出現確率を算出する算出部である。ハフマン符号表記憶部２０５はサブバンド符号記憶部２０３に現れるデータと、そのデータの出現確率と、そのデータに割当てられたハフマン符号表とを対応付けて記憶する記憶部である。最適ハフマン生成部２０６はハフマン符号表記憶部２０５に保持された符号の出現確率を参照し、平均符号長が最も短くなるようにハフマン符号を決定し、ハフマン符号表記憶部２０５に書き込む生成部である。
【００３３】
学習判定部２０７は後述するハフマン符号学習部１０８に記憶されているハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号化後のデータに関して、平均符号長をある閾値以下にするものがあるか否かを検索し、もし存在すればそのハフマン符号表を示す記号（テーブル番号）を出力し、もし無ければその旨を出力する判定部である。
【００３４】
ハフマン符号表初期学習部２０８は典型的な画像をサブバンド符号化した結果に対して最適なハフマン符号を求めておき、ハフマン符号表記憶部２０５と同様の形式で記憶するメモリである。
【００３５】
ハフマン符号表学習部２０９はハフマン符号表記憶部２０５に記憶されたハフマン符号表を複数記憶する学習部である。ハフマン符号表初期学習部２０８はＲＯＭで構成され、ハフマン符号表学習部２０９はＲＡＭで構成される。ハフマン符号化部２１０は、サブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータをハフマン符号表記憶部２０５を参照しながらハフマン符号化を行う符号化部である。
【００３６】
画像圧縮処理制御部２１１は画像圧縮装置を構成する各ブロックの圧縮処理に係わる制御を行う回路である。画像圧縮処理制御部２１１は次のような制御を行う。第１に、フレームメモリ２０１に格納された画像データをサブバンドに変換するようサブバンド符号化部２０２に指示する。第２に、サブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータに対して各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部２０４に指示する。
【００３７】
第３に、ハフマン符号表記憶部２０５に記憶されたハフマン符号表の符号と、その符号の出現確率を関係を参照して、最適なハフマン符号表を生成するように最適ハフマン生成部２０６に指示する。第４に、学習判定部２０７に現在可変長符号化しようとしている画像データに対して、ハフマン符号表初期学習部２０８又はハフマン符号表学習部２０９に学習されたハフマン符号表を用いて各符号を符号化したとき、平均符号長がある閾値以下になるか否かを判定するように学習判定部２０７に指示する。
【００３８】
第５に、ハフマン符号化部２１０に対して、サブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータをハフマン符号表学習部２０９又はハフマン符号表初期学習部２０８を参照して、ハフマン符号化を行うよう指示する。
【００３９】
このように構成された第２の実施の形態の画像圧縮装置の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。先ずステップＴ１で画像圧縮処理制御部２１１がサブバンド符号化部２０２に対してサブバンド符号化を行うよう指示する。するとサブバンド符号化部２０２はフレームメモリ２０１の内容を参照して、サブバンド符号化を行い、その結果をサブバンド符号記憶部２０３に書き込む。
【００４０】
次にステップＴ２で、画像圧縮処理制御部２１１がサブバンド符号化結果について各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部２０４に指示する。すると出現確率算出部２０４はサブバンド符号記憶部２０３を参照して各符号の出現確率を算出し、ハフマン符号表記憶部２０５に書き込む。図８はこのときのハフマン符号表記憶部２０５の内容である。この状態ではハフマン符号が決定されていない。
【００４１】
次にステップＴ３で、画像圧縮処理制御部２１１が学習判定部２０７に指示を与え、現在注目しているサブバンド符号化されたデータをハフマン符号化する際に、過去に学習したハフマン符号表の中に、平均符号長をある閾値以下にできるハフマン符号表が学習されているか否かを検索させる。すると学習判定部２０７はハフマン符号表初期学習部２０８とハフマン符号表学習部２０９を参照し、現在注目しているサブバンド符号化されたデータを、学習されたハフマン符号表を用いて符号化した場合の平均符号長を算出する。
【００４２】
ここでステップＴ３において、ある閾値より平均符号長を小さくできるハフマン符号が見つかればステップＴ８に進み、その符号表を示す記号を出力する。更にその符号表の内容をハフマン符号表記憶部２０５に書き込んだ後にステップＴ７に進む。ある閾値より平均符号表を小さくできるハフマン符号が無ければその旨を出力し、ステップＴ４に進む。
【００４３】
ここではステップＴ３において、平均符号長が例えば閾値１０以下にできる符号表が学習されていない場合の動作について説明する。ステップＴ４で画像圧縮処理制御部２１１が、最適ハフマン生成部２０６にハフマン符号表の生成を指示する。すると最適ハフマン生成部２０６は、ハフマン符号表記憶部２０５に記録された出現確率を参照し、最も平均符号長が短くなるハフマン符号を各符号に割当て、その結果をハフマン符号表記憶部２０５に書き込む。図９はこのときのハフマン符号表記憶部２０５の内容を示したものである。
【００４４】
ステップＴ５で画像圧縮処理制御部２１１が再びハフマン符号表記憶部２０５を参照し、符号とハフマン符号の対応を出力する。そのときハフマン符号表学習部２０９にこの符号表を書き込む。なお、ハフマン符号表学習部２０９の記憶容量が有限であるため、学習データとして参照された頻度等を記憶しておき、頻度の低いものを消去して、新たに学習すべきハフマン符号表を記憶するに必要な容量を確保してもよい。
【００４５】
次にステップＴ６で画像圧縮処理制御部２１１がハフマン符号表記憶部２０５を参照し、符号とハフマン符号を対応付けたハフマン符号表を符号化する。このように、新たな学習が発生した場合は、そのときのハフマン符号表の符号とハフマン符号の対応を再生側に渡すようにしておけば、再生側ではこの情報を基に、元の画像を再生できる。
【００４６】
次にステップＴ７で、画像圧縮処理制御部２１１が、ハフマン符号化部２１０に対して可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部２１０は、サブバンド符号記憶部２０３の符号に対してハフマン符号表記憶部２０５又はハフマン符号表初期学習部２０８に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００４７】
以上により、新たに学習が発生した場合は、そのときのハフマン符号表の符号とハフマン符号の対応を再生側に渡すようにしておけば、再生側ではこの情報を基に元の画像を再生できる。
【００４８】
次にステップＴ３において、図１０に示すようにハフマン符号表学習部２０９に記憶されたハフマン符号表記号「Ｙ」が、平均符号長を閾値１０以下にする符号表であったする。
【００４９】
ステップＴ８で、画像圧縮処理制御部２１１が、学習判定部２０７が出力した記号「Ｙ」を受取り、これを画像の圧縮データのヘッダとして出力する。
【００５０】
次にステップＴ７で、画像圧縮処理制御部２１１がハフマン符号化部２１０に可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部２１０は、サブバンド符号記憶部２０３の内容を、ハフマン符号表記憶部２０５に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００５１】
以上のように「Ｙ」というハフマン符号表が用いられたという情報と、そのハフマン符号表を用いてハフマン符号化されたデータが準備できた。これにより、再生側も「Ｙ」というハフマン符号表を学習しておけば、これらの情報を伝送又は記録することによって元の画像を再生できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように請求項１又２の発明の画像圧縮方法によれば、時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮し、圧縮画像データを記録又は伝送するに際し、 画像圧縮に用いたハフマン符号表の表番号を送出することにより、ハフマン符号表そのもののデータを記録又は伝送する必要がなくなる。このため圧縮画像データの総量が削減される。
【００５３】
特に本発明の画像圧縮装置をビデオフォンに用いた場合、各画像の内容は例えば背景画に人物像といったものが多く、その画像の時間的変化もあまり生じない。従って、一度学習した最適ハフマン符号表は連続する各画像に有効に利用できる。また初期学習されたハフマン符号表を受信側で記憶しておくことで、送信側から送出された圧縮画像データを、ハフマン符号表の表番号の情報を用いて伸長再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の画像圧縮装置の画像圧縮動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その１）を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その２）を示す説明図である。
【図５】第１の実施の形態のハフマン符号学習部に保持されたハフマン符号表の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態の画像圧縮装置の画像圧縮動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その１）を示す説明図である。
【図９】第２の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その２）を示す説明図である。
【図１０】第２の実施の形態のハフマン符号学習部に保持されたハフマン符号表の説明図である。
【符号の説明】
１０１，２０１ フレームメモリ
１０２，２０２ サブバンド符号化部
１０３，２０３ サブバンド符号記憶部
１０４，２０４ 出現確率算出部
１０５，２０５ ハフマン符号表記憶部
１０６，２０６ 最適ハフマン生成部
１０７，２０７ 学習判定部
１０８，２０９ ハフマン符号表学習部
１０９，２１０ ハフマン符号化部
１１０，２１１ 画像圧縮処理制御部
２０８ ハフマン符号表初期学習部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオフォン等に用いられる画像圧縮方法及び画像圧縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通信媒体や記録媒体を対象にした画像の高効率符号化技術において、画像を一旦周波数空間上に変換し、「自然画では高周波より低周波により多くのデータが存在する」という性質を利用したサブバンド符号化を応用した圧縮方法が盛んに応用されている。さらにサブバンド符号化を行った後のデータを可変長符号化によって効率良く伝送又は記録するために、ハフマン符号化技術が利用されている。これにより、画像は数十分の一まで圧縮されるようになってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像圧縮装置の構成では、システム固定のハフマン符号表を用いるため、入力画像によっては、サブバンド符号化結果のデータの確率分布が、システム固定のハフマン符号表で期待している確率分布と大きく異なることがあり、その場合には効率のよい可変長符号化はできない。
【０００４】
またこの問題に関しては、画像一枚ごとに、最適なハフマン符号表を求めた上で、そのハフマン符号表とこれを用いて符号化したデータを伝送又は記録するという方法も考えられている。この方法では画像一枚に対して最適なハフマン符号表をデータとして伝送又は記録しなければ、画像を再生することはできない。このため最適なハフマン符号表を画像一枚につき一枚ずつ伝送又は記録するというオーバヘッドが生じ、時間的に変化する画像の圧縮率は向上しなくなるという問題点がある。
【０００５】
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あって、画像を圧縮して伝送又は記録するとき、最適なハフマン符号表を逐一伝送又は記録する代わりに、学習された代表的なハフマン符号表を指定することによって、より少ないデータ量で画像を出力することのできる画像圧縮装置及び画像圧縮方法を実現することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、新たな画像を取り込み、画像１枚毎にサブバンド符号のリストを求めるステップａと、得られたサブバンド符号リスト中の各サブバンド符号の出現確率を求めるステップｂと、過去の画像で得られた学習済みハフマン符号表の中に、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して、ハフマン符号の平均符号長を所定の閾値以下にするものが登録されているか否かを判別するステップｃと、前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が前記学習済みハフマン符号表に登録されていると判別された場合、そのハフマン符号表の記号を出力するステップｄと、前記ステップｃで閾値以下にするハフマン符号表が学習済みハフマン符号表に記録されていないと判別された場合、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して平均符号長が最小となるような最適ハフマン符号表を新たに生成するステップｅと、ステップｅで得られた最適ハフマン符号表を前記学習済みハフマン符号表に登録するステップｆと、前記ステップｅで生成された特定のハフマン符号表を伝送又は記録するため符号化するステップｇと、現在の画像に対して前記学習済みハフマン符号表に登録された最適ハフマン符号表を用いてハフマン符号化を行い、圧縮画像データを記録又は伝送するステップｈと、を有することを特徴とするものである。
【０００７】
また本願の請求項２記載の発明は、時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、新たな画像を取り込み、画像１枚毎にサブバンド符号のリストを求めるステップａと、得られたサブバンド符号リスト中の各サブバンド符号の出現確率を求めるステップｂと、過去の画像で得られた学習済みハフマン符号表の中、又は典型的な画像に対して予め求められたハフマン符号表を登録した初期学習済みハフマン符号表の中に、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して、ハフマン符号の平均符号長を所定の閾値以下にするものが登録されているか否かを判別するステップｃと、前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が前記学習済みハフマン符号表又は前記初期学習済みハフマン符号表に記録されていると判別された場合、そのハフマン符号表の記号を出力するステップｄと、前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が学習済みハフマン符号表又は前記初期学習済みハフマン符号表に記録されていないと判別された場合、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して平均符号長が最小となるような最適ハフマン符号表を新たに生成するステップｅと、ステップｅで得られた最適ハフマン符号表を前記学習済みハフマン符号表に登録するステップｆと、前記ステップｅで生成された特定のハフマン符号表を伝送又は記録するため符号化するステップｇと、現在の画像に対して前記学習済みハフマン符号表に登録された最適ハフマン符号表を用いてハフマン符号化を行い、圧縮画像データを記録又は伝送するステップｈと、を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また本願の請求項３記載の発明は、１画面分の画像データを一時保持するフレームメモリと、前記フレームメモリに保持された画像データを周波数空間上に変換するサブバンド符号化部と、前記サブバンド符号化部が変換した符号のデータを記憶するサブバンド符号記憶部と、前記サブバンド符号記憶部に記憶された各符号の出現確率を算出する出現確率算出部と、前記サブバンド符号記憶部に保持された各符号に対して、各符号の出現確率とハフマン符号とを各画像毎に記録するハフマン符号表記憶部と、前記出現確率算出部で算出された各符号の出現確率を参照し、１画面の平均符号長が最小となるようハフマン符号を決定し、前記ハフマン符号表記憶部に書き込む最適ハフマン生成部と、前記ハフマン符号表記憶部に記録された各画像のハフマン符号表をまとめて格納するハフマン符号学習部と、前記ハフマン符号学習部に格納されたハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号に対して、平均符号長を所定の閾値以下にするものが存在するか否かを検索し、存在すればハフマン符号表の表番号を出力し、存在しなけばその旨を出力する学習判定部と、前記サブバンド符号記憶部に保持されたサブバンド符号に対して、前記ハフマン符号表記憶部を参照しながらハフマン符号化を行うハフマン符号化部と、を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
また本願の請求項４記載の発明は、典型的な画像をサブバンド符号化した場合に得られる最適なハフマン符号表を予め記憶したハフマン符号表初期学習部と、１画面分の画像データを一時保持するフレームメモリと、前記フレームメモリに保持された画像データを周波数空間上に変換するサブバンド符号化部と、前記サブバンド符号化部が変換した符号のデータを記憶するサブバンド符号記憶部と、前記サブバンド符号記憶部に記憶された各符号の出現確率を算出する出現確率算出部と、前記サブバンド符号記憶部に保持された各符号に対して、各符号の出現確率とハフマン符号とを各画像毎に記録するハフマン符号表記憶部と、前記出現確率算出部で算出された各符号の出現確率を参照し、１画面の平均符号長が最小となるようハフマン符号を決定し、前記ハフマン符号表記憶部に書き込む最適ハフマン生成部と、前記ハフマン符号表記憶部に記録された各画像のハフマン符号表をまとめて格納するハフマン符号学習部と、前記ハフマン符号学習部又は前記ハフマン符号表初期学習部に格納されたハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号に対して、平均符号長を所定の閾値以下にするものが存在するか否かを検索し、存在すればハフマン符号表の表番号を出力し、存在しなけばその旨を出力する学習判定部と、前記サブバンド符号記憶部に保持されたサブバンド符号に対して、前記ハフマン符号表記憶部を参照しながら前記ハフマン符号学習部又は前記ハフマン符号表初期学習部を用いてハフマン符号化を行うハフマン符号化部と、を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１の方法又は請求項３記載の装置によれば、画像圧縮のための可変長符号化の１つであるハフマン符号を用いる場合、現在入力した画像に対して最適なハフマン符号表を学習する。このとき過去に学習されたハフマン符号表の中に符号化効率の良いものが見つかった場合、そのハフマン符号表の記号を出力することによって、最適なハフマン符号表を伝送又は記録することができる。こうするとハフマン符号表そのものを逐一符号化する場合に比較して、圧縮画像データの情報量が削減される。
【００１１】
請求項２の方法又は請求項４記載の装置によれば、典型的な画像に対して予め最適なハフマン符号表を求めておく。こうすると上記の作用に加えて、画像圧縮装置が動作を開始したとき、新しい画像が入力されても最適なハフマン符号表の学習の効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における画像圧縮装置について、図面を参照しつつ説明する。図１は第１の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。本図において、フレームメモリ１０１は１画面分の画像データを格納するメモリである。サブバンド符号化部１０２はフレームメモリ１０１に格納された画像データを周波数空間上に変換する符号化部である。サブバンド符号記憶部１０３はサブバンド符号化部１０２が変換した結果のデータを記憶する記憶部である。
【００１３】
出現確率算出部１０４はサブバンド符号記憶部１０３に記憶された複数のデータの夫々の出現確率を算出する算出部である。ハフマン符号表記憶部１０５はサブバンド符号記憶部１０３に現れるデータと、そのデータの出現確率と、そのデータに割当てられたハフマン符号表とを対応付けて記憶する記憶部である。最適ハフマン生成部１０６はハフマン符号表記憶部１０５に保持された符号の出現確率を参照し、平均符号長が最も短くなるようにハフマン符号を決定し、ハフマン符号表記憶部１０５に書き込む生成部である。
【００１４】
学習判定部１０７は後述するハフマン符号表学習部１０８に記憶されているハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号化後のデータに関して、平均符号長をある閾値以下にするものがあるか否かを検索し、もし存在すればそのハフマン符号表を示す記号（テーブル番号）を出力し、もし無ければその旨を出力する判定部である。ハフマン符号表学習部１０８はハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表を複数記憶する学習部であり、ＲＡＭ等で構成される。ハフマン符号化部１０９はサブバンド符号記憶部１０３に記憶されたデータをハフマン符号表学習部１０８を参照しながらハフマン符号化を行う符号化部である。
【００１５】
画像圧縮処理制御部１１０は画像圧縮装置を構成する各ブロックの圧縮処理に係わる制御を行う回路である。画像圧縮処理制御部１１０は次のような制御を行う。第１に、フレームメモリ１０１に格納された画像データをサブバンドに変換するようサブバンド符号化部１０２に指示する。第２に、サブバンド符号記憶部１０３に記憶されたデータに対して、各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部１０４に指示する。
【００１６】
第３に、ハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表の符号と、その符号の出現確率を関係を参照して、最適なハフマン符号表を生成するように最適ハフマン生成部１０６に指示する。第４に、現在可変長符号化しようとしている画像データに対して、ハフマン符号表学習部１０８に学習されたハフマン符号表で符号化したとき、平均符号長がある閾値以下になるか否かを判定するように学習判定部１０７に指示する。
【００１７】
第５に、ハフマン符号化部１０９に対して、サブバンド符号記憶部１０３に記憶されたデータをハフマン符号表記憶部１０５のハフマン符号表を参照して、ハフマン符号化を行うよう指示する。
【００１８】
このように構成された第１の実施の形態の画像圧縮装置の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。先ずステップＳ１で画像圧縮処理制御部１１０がサブバンド符号化部１０２に対してサブバンド符号化を行うよう指示する。するとサブバンド符号化部１０２はフレームメモリ１０１の内容を参照して、サブバンド符号化を行い、その結果をサブバンド符号記憶部１０３に書き込む。
【００１９】
次にステップＳ２で、画像圧縮処理制御部１１０がサブバンド符号化結果について各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部１０４に指示する。すると出現確率算出部１０４はサブバンド符号記憶部１０３を参照して、各符号の出現確率を算出し、ハフマン符号表記憶部１０５に書き込む。図３はこのときのハフマン符号表記憶部の内容である。この状態ではハフマン符号が決定されていない。
【００２０】
次にステップＳ３で、画像圧縮処理制御部１１０が学習判定部１０７に指示を与え、現在注目しているサブバンド符号化されたデータをハフマン符号化する際に、過去に学習したハフマン符号表の中に、平均符号長をある閾値以下にできるハフマン符号表が学習されていないか検索させる。すると学習判定部１０７はハフマン符号表学習部１０８を参照し、現在注目しているサブバンド符号化されたデータを、既に学習されたハフマン符号表を用いて符号化した場合の平均符号長を算出する。
【００２１】
ここで算出された平均符号長の値がある閾値より小さければ、ステップＳ８に進んでいま注目しているハフマン符号表を示す記号を出力する。またここで算出された平均符号長の値がある閾値より大きい場合は、過去に学習された次のハフマン符号表を用いて、サブバンド符号化されたデータに対して、平均符号長を算出する。
【００２２】
ここでステップＳ３において、平均符号表を閾値以下にするハフマン符号表が無ければその旨を出力し、ステップＳ４に進む。
【００２３】
ここではステップＳ３において、平均符号長が例えば閾値１０以下にできる符号表が学習されていない場合の動作について説明する。ステップＳ４で画像圧縮処理制御部１１０が、最適ハフマン生成部１０６にハフマン符号表の生成を指示する。すると最適ハフマン生成部１０６は、ハフマン符号表記憶部１０５に記録された出現確率を参照し、最も平均符号長が短くなるハフマン符号を各符号に割当て、その結果をハフマン符号表記憶部１０５に書き込む。図４はこのときのハフマン符号表記憶部１０５の内容を示したものである。
【００２４】
ステップＳ５で画像圧縮処理制御部１１０が再びハフマン符号表学習部１０８を参照し、符号とハフマン符号の対応を出力する。そのとき、ハフマン符号表記憶部１０５にこの符号表を書き込む。なお、ハフマン符号表学習部１０８の記憶容量が有限であるため、学習データとして参照された頻度等を記憶しておき、頻度の低いものを消去して、新たに学習すべきハフマン符号表を記憶する容量を確保してもよいことは言うまでもない。
【００２５】
次にステップＳ６で画像圧縮処理制御部１１０が新たに学習したハフマン符号表の符号とハフマン符号を対応付けたハフマン符号表を符号化する。このように、新たな学習が発生した場合は、そのときのハフマン符号表の符号とハフマン符号の対応を再生側に渡すようにしておけば、再生側ではこの情報を基に元の画像を再生できる。
【００２６】
次にステップＳ７で、画像圧縮処理制御部１１０がハフマン符号化部１０９に対して可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部１０９は、サブバンド符号記憶部１０３の内容を、ハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００２７】
以上により、再生側では符号とハフマン符号を対応づけて符号化した情報と、そのハフマン符号表を基に符号化されたサブバンド符号化後のデータを受け取ることにより、元の画像を再生できる。
【００２８】
次にステップＳ３において、ハフマン符号表学習部１０８に平均符号表を閾値１０以下にするものが見つかった場合の動作について説明する。図５に示すようにハフマン符号表学習部１０８に記憶されたハフマン符号表のＣが、平均符号長を閾値１０以下にする符号表であったとする。ステップＳ８で、画像圧縮処理制御部１１０が、学習判定部１０７が出力したハフマン符号表、例えば記号「Ｃ」を受取り、これを画像の圧縮データのヘッダとして出力する。
【００２９】
次にステップＳ７で、画像圧縮処理制御部１１０がハフマン符号化部１０９に可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部１０９は、サブバンド符号記憶部１０３の内容を、ハフマン符号表記憶部１０５に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００３０】
以上のように「Ｃ」というハフマン符号表が用いられたという情報と、そのハフマン符号表を用いてハフマン符号化されたデータが準備できた。これにより、再生側も「Ｃ」というハフマン符号表を学習しておけば、これらの情報を伝送又は記録することによって元の画像に再生できる。
【００３１】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態における画像圧縮装置について図６〜図１０を参照しつつ説明する。図６は第２の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。図６において、フレームメモリ２０１は１画面分の画像データを格納するメモリである。サブバンド符号化部２０２はフレームメモリ２０１に格納された画像データを周波数空間上に変換する符号化部である。サブバンド符号記憶部２０３はサブバンド符号化部２０２が変換したデータを記憶する記憶部である。
【００３２】
出現確率算出部２０４はサブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータとそのデータの夫々の出現確率を算出する算出部である。ハフマン符号表記憶部２０５はサブバンド符号記憶部２０３に現れるデータと、そのデータの出現確率と、そのデータに割当てられたハフマン符号表とを対応付けて記憶する記憶部である。最適ハフマン生成部２０６はハフマン符号表記憶部２０５に保持された符号の出現確率を参照し、平均符号長が最も短くなるようにハフマン符号を決定し、ハフマン符号表記憶部２０５に書き込む生成部である。
【００３３】
学習判定部２０７は後述するハフマン符号学習部１０８に記憶されているハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号化後のデータに関して、平均符号長をある閾値以下にするものがあるか否かを検索し、もし存在すればそのハフマン符号表を示す記号（テーブル番号）を出力し、もし無ければその旨を出力する判定部である。
【００３４】
ハフマン符号表初期学習部２０８は典型的な画像をサブバンド符号化した結果に対して最適なハフマン符号を求めておき、ハフマン符号表記憶部２０５と同様の形式で記憶するメモリである。
【００３５】
ハフマン符号表学習部２０９はハフマン符号表記憶部２０５に記憶されたハフマン符号表を複数記憶する学習部である。ハフマン符号表初期学習部２０８はＲＯＭで構成され、ハフマン符号表学習部２０９はＲＡＭで構成される。ハフマン符号化部２１０は、サブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータをハフマン符号表記憶部２０５を参照しながらハフマン符号化を行う符号化部である。
【００３６】
画像圧縮処理制御部２１１は画像圧縮装置を構成する各ブロックの圧縮処理に係わる制御を行う回路である。画像圧縮処理制御部２１１は次のような制御を行う。第１に、フレームメモリ２０１に格納された画像データをサブバンドに変換するようサブバンド符号化部２０２に指示する。第２に、サブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータに対して各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部２０４に指示する。
【００３７】
第３に、ハフマン符号表記憶部２０５に記憶されたハフマン符号表の符号と、その符号の出現確率を関係を参照して、最適なハフマン符号表を生成するように最適ハフマン生成部２０６に指示する。第４に、学習判定部２０７に現在可変長符号化しようとしている画像データに対して、ハフマン符号表初期学習部２０８又はハフマン符号表学習部２０９に学習されたハフマン符号表を用いて各符号を符号化したとき、平均符号長がある閾値以下になるか否かを判定するように学習判定部２０７に指示する。
【００３８】
第５に、ハフマン符号化部２１０に対して、サブバンド符号記憶部２０３に記憶されたデータをハフマン符号表学習部２０９又はハフマン符号表初期学習部２０８を参照して、ハフマン符号化を行うよう指示する。
【００３９】
このように構成された第２の実施の形態の画像圧縮装置の動作について図７のフローチャートを用いて説明する。先ずステップＴ１で画像圧縮処理制御部２１１がサブバンド符号化部２０２に対してサブバンド符号化を行うよう指示する。するとサブバンド符号化部２０２はフレームメモリ２０１の内容を参照して、サブバンド符号化を行い、その結果をサブバンド符号記憶部２０３に書き込む。
【００４０】
次にステップＴ２で、画像圧縮処理制御部２１１がサブバンド符号化結果について各符号毎の出現確率を算出するよう出現確率算出部２０４に指示する。すると出現確率算出部２０４はサブバンド符号記憶部２０３を参照して各符号の出現確率を算出し、ハフマン符号表記憶部２０５に書き込む。図８はこのときのハフマン符号表記憶部２０５の内容である。この状態ではハフマン符号が決定されていない。
【００４１】
次にステップＴ３で、画像圧縮処理制御部２１１が学習判定部２０７に指示を与え、現在注目しているサブバンド符号化されたデータをハフマン符号化する際に、過去に学習したハフマン符号表の中に、平均符号長をある閾値以下にできるハフマン符号表が学習されているか否かを検索させる。すると学習判定部２０７はハフマン符号表初期学習部２０８とハフマン符号表学習部２０９を参照し、現在注目しているサブバンド符号化されたデータを、学習されたハフマン符号表を用いて符号化した場合の平均符号長を算出する。
【００４２】
ここでステップＴ３において、ある閾値より平均符号長を小さくできるハフマン符号が見つかればステップＴ８に進み、その符号表を示す記号を出力する。更にその符号表の内容をハフマン符号表記憶部２０５に書き込んだ後にステップＴ７に進む。ある閾値より平均符号表を小さくできるハフマン符号が無ければその旨を出力し、ステップＴ４に進む。
【００４３】
ここではステップＴ３において、平均符号長が例えば閾値１０以下にできる符号表が学習されていない場合の動作について説明する。ステップＴ４で画像圧縮処理制御部２１１が、最適ハフマン生成部２０６にハフマン符号表の生成を指示する。すると最適ハフマン生成部２０６は、ハフマン符号表記憶部２０５に記録された出現確率を参照し、最も平均符号長が短くなるハフマン符号を各符号に割当て、その結果をハフマン符号表記憶部２０５に書き込む。図９はこのときのハフマン符号表記憶部２０５の内容を示したものである。
【００４４】
ステップＴ５で画像圧縮処理制御部２１１が再びハフマン符号表記憶部２０５を参照し、符号とハフマン符号の対応を出力する。そのときハフマン符号表学習部２０９にこの符号表を書き込む。なお、ハフマン符号表学習部２０９の記憶容量が有限であるため、学習データとして参照された頻度等を記憶しておき、頻度の低いものを消去して、新たに学習すべきハフマン符号表を記憶するに必要な容量を確保してもよい。
【００４５】
次にステップＴ６で画像圧縮処理制御部２１１がハフマン符号表記憶部２０５を参照し、符号とハフマン符号を対応付けたハフマン符号表を符号化する。このように、新たな学習が発生した場合は、そのときのハフマン符号表の符号とハフマン符号の対応を再生側に渡すようにしておけば、再生側ではこの情報を基に、元の画像を再生できる。
【００４６】
次にステップＴ７で、画像圧縮処理制御部２１１が、ハフマン符号化部２１０に対して可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部２１０は、サブバンド符号記憶部２０３の符号に対してハフマン符号表記憶部２０５又はハフマン符号表初期学習部２０８に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００４７】
以上により、新たに学習が発生した場合は、そのときのハフマン符号表の符号とハフマン符号の対応を再生側に渡すようにしておけば、再生側ではこの情報を基に元の画像を再生できる。
【００４８】
次にステップＴ３において、図１０に示すようにハフマン符号表学習部２０９に記憶されたハフマン符号表記号「Ｙ」が、平均符号長を閾値１０以下にする符号表であったする。
【００４９】
ステップＴ８で、画像圧縮処理制御部２１１が、学習判定部２０７が出力した記号「Ｙ」を受取り、これを画像の圧縮データのヘッダとして出力する。
【００５０】
次にステップＴ７で、画像圧縮処理制御部２１１がハフマン符号化部２１０に可変長符号化を指示する。するとハフマン符号化部２１０は、サブバンド符号記憶部２０３の内容を、ハフマン符号表記憶部２０５に記憶されたハフマン符号表を基にハフマン符号化を行う。
【００５１】
以上のように「Ｙ」というハフマン符号表が用いられたという情報と、そのハフマン符号表を用いてハフマン符号化されたデータが準備できた。これにより、再生側も「Ｙ」というハフマン符号表を学習しておけば、これらの情報を伝送又は記録することによって元の画像を再生できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように請求項１又２の発明の画像圧縮方法によれば、時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮し、圧縮画像データを記録又は伝送するに際し、 画像圧縮に用いたハフマン符号表の表番号を送出することにより、ハフマン符号表そのもののデータを記録又は伝送する必要がなくなる。このため圧縮画像データの総量が削減される。
【００５３】
特に本発明の画像圧縮装置をビデオフォンに用いた場合、各画像の内容は例えば背景画に人物像といったものが多く、その画像の時間的変化もあまり生じない。従って、一度学習した最適ハフマン符号表は連続する各画像に有効に利用できる。また初期学習されたハフマン符号表を受信側で記憶しておくことで、送信側から送出された圧縮画像データを、ハフマン符号表の表番号の情報を用いて伸長再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の画像圧縮装置の画像圧縮動作を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その１）を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その２）を示す説明図である。
【図５】第１の実施の形態のハフマン符号学習部に保持されたハフマン符号表の説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における画像圧縮装置の基本構成を示すブロック図である。
【図７】第２の実施の形態の画像圧縮装置の画像圧縮動作を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その１）を示す説明図である。
【図９】第２の実施の形態におけるハフマン符号表の内容（その２）を示す説明図である。
【図１０】第２の実施の形態のハフマン符号学習部に保持されたハフマン符号表の説明図である。
【符号の説明】
１０１，２０１ フレームメモリ
１０２，２０２ サブバンド符号化部
１０３，２０３ サブバンド符号記憶部
１０４，２０４ 出現確率算出部
１０５，２０５ ハフマン符号表記憶部
１０６，２０６ 最適ハフマン生成部
１０７，２０７ 学習判定部
１０８，２０９ ハフマン符号表学習部
１０９，２１０ ハフマン符号化部
１１０，２１１ 画像圧縮処理制御部
２０８ ハフマン符号表初期学習部
Claims (4)
- 時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、
新たな画像を取り込み、画像１枚毎にサブバンド符号のリストを求めるステップａと、
得られたサブバンド符号リスト中の各サブバンド符号の出現確率を求めるステップｂと、
過去の画像で得られた学習済みハフマン符号表の中に、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して、ハフマン符号の平均符号長を所定の閾値以下にするものが登録されているか否かを判別するステップｃと、
前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が前記学習済みハフマン符号表に登録されていると判別された場合、そのハフマン符号表の記号を出力するステップｄと、
前記ステップｃで閾値以下にするハフマン符号表が学習済みハフマン符号表に記録されていないと判別された場合、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して平均符号長が最小となるような最適ハフマン符号表を新たに生成するステップｅと、
ステップｅで得られた最適ハフマン符号表を前記学習済みハフマン符号表に登録するステップｆと、
前記ステップｅで生成された特定のハフマン符号表を伝送又は記録するため符号化するステップｇと、
現在の画像に対して前記学習済みハフマン符号表に登録された最適ハフマン符号表を用いてハフマン符号化を行い、圧縮画像データを記録又は伝送するステップｈと、を有することを特徴とする画像圧縮方法。 - 時間的に変化する画像をサブバンド符号化を用いて圧縮する画像圧縮方法であって、
新たな画像を取り込み、画像１枚毎にサブバンド符号のリストを求めるステップａと、
得られたサブバンド符号リスト中の各サブバンド符号の出現確率を求めるステップｂと、
過去の画像で得られた学習済みハフマン符号表の中、又は典型的な画像に対して予め求められたハフマン符号表を登録した初期学習済みハフマン符号表の中に、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して、ハフマン符号の平均符号長を所定の閾値以下にするものが登録されているか否かを判別するステップｃと、
前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が前記学習済みハフマン符号表又は前記初期学習済みハフマン符号表に記録されていると判別された場合、そのハフマン符号表の記号を出力するステップｄと、
前記ステップｃで所定の閾値以下にするハフマン符号表が学習済みハフマン符号表又は前記初期学習済みハフマン符号表に記録されていないと判別された場合、前記ステップａ，ｂで得られた現在のサブバンド符号に対して平均符号長が最小となるような最適ハフマン符号表を新たに生成するステップｅと、
ステップｅで得られた最適ハフマン符号表を前記学習済みハフマン符号表に登録するステップｆと、
前記ステップｅで生成された特定のハフマン符号表を伝送又は記録するため符号化するステップｇと、
現在の画像に対して前記学習済みハフマン符号表に登録された最適ハフマン符号表を用いてハフマン符号化を行い、圧縮画像データを記録又は伝送するステップｈと、を有することを特徴とする画像圧縮方法。 - １画面分の画像データを一時保持するフレームメモリと、
前記フレームメモリに保持された画像データを周波数空間上に変換するサブバンド符号化部と、
前記サブバンド符号化部が変換した符号のデータを記憶するサブバンド符号記憶部と、
前記サブバンド符号記憶部に記憶された各符号の出現確率を算出する出現確率算出部と、
前記サブバンド符号記憶部に保持された各符号に対して、各符号の出現確率とハフマン符号とを各画像毎に記録するハフマン符号表記憶部と、
前記出現確率算出部で算出された各符号の出現確率を参照し、１画面の平均符号長が最小となるようハフマン符号を決定し、前記ハフマン符号表記憶部に書き込む最適ハフマン生成部と、
前記ハフマン符号表記憶部に記録された各画像のハフマン符号表をまとめて格納するハフマン符号学習部と、
前記ハフマン符号学習部に格納されたハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号に対して、平均符号長を所定の閾値以下にするものが存在するか否かを検索し、存在すればハフマン符号表の表番号を出力し、存在しなけばその旨を出力する学習判定部と、
前記サブバンド符号記憶部に保持されたサブバンド符号に対して、前記ハフマン符号表記憶部を参照しながらハフマン符号化を行うハフマン符号化部と、を具備することを特徴とする画像圧縮装置。 - 典型的な画像をサブバンド符号化した場合に得られる最適なハフマン符号表を予め記憶したハフマン符号表初期学習部と、
１画面分の画像データを一時保持するフレームメモリと、
前記フレームメモリに保持された画像データを周波数空間上に変換するサブバンド符号化部と、
前記サブバンド符号化部が変換した符号のデータを記憶するサブバンド符号記憶部と、
前記サブバンド符号記憶部に記憶された各符号の出現確率を算出する出現確率算出部と、
前記サブバンド符号記憶部に保持された各符号に対して、各符号の出現確率とハフマン符号とを各画像毎に記録するハフマン符号表記憶部と、
前記出現確率算出部で算出された各符号の出現確率を参照し、１画面の平均符号長が最小となるようハフマン符号を決定し、前記ハフマン符号表記憶部に書き込む最適ハフマン生成部と、
前記ハフマン符号表記憶部に記録された各画像のハフマン符号表をまとめて格納するハフマン符号学習部と、
前記ハフマン符号学習部又は前記ハフマン符号表初期学習部に格納されたハフマン符号表の中で、現在符号化しようとしている画像のサブバンド符号に対して、平均符号長を所定の閾値以下にするものが存在するか否かを検索し、存在すればハフマン符号表の表番号を出力し、存在しなけばその旨を出力する学習判定部と、
前記サブバンド符号記憶部に保持されたサブバンド符号に対して、前記ハフマン符号表記憶部を参照しながら前記ハフマン符号学習部又は前記ハフマン符号表初期学習部を用いてハフマン符号化を行うハフマン符号化部と、を具備することを特徴とする画像圧縮装置。
Priority Applications (1)
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| JP20703996A JP3688064B2 (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 画像圧縮方法及び画像圧縮装置 |
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| JP20703996A JP3688064B2 (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | 画像圧縮方法及び画像圧縮装置 |
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