JPH02104180A - 画像データ圧縮処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 一画面分の原画像データを複数のブロックに分割し、各
ブロックごとに原画像データに直交変換を施し、得られ
た変換係数を正規化係数によって除すことにより正規化
し、正規化されたデータを符号化することにより圧縮デ
ータを得る画像データ圧縮装置において、一画面分の圧
縮データの総データ量が常にほぼ一定となるような最適
な正規化係数を求めるために、複数のブロックを代表す
る代表ブロックを複数個抽出し、これらの代表ブロック
についての圧縮データ量を計数しフィードバック処理す
る。これにより演算量を減らし演算時間の短縮化を図る
。

発明の背景 この発明は画像データ圧縮装置に関する。

ＣＯＤ等の固体電子撮像素子や撮像管を備えたカメラ、
光学的走査読取装置（ＯＣＲ）等から得られるディジタ
ル画像データはデータ量がきわめて多いために、半導体
メモリ、磁気記録媒体、光ディスク等の記録媒体に記録
するときにはデータ圧縮をしてデータ量を少なくするこ
とが要請される。画像データ圧縮の代表的な手法は、　
ν、ＣＨＥＮａｎｄ　　ν、ＰＲＡＴＴ　　　５ｃｅｎ
ｅ　　Ａｄａｐｔｌｖｅ　　Ｃｏｄｅｒ”　　ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ、　ｏｎ　Ｃｏｗｓ、　Ｍｏ１．　Ｃ０Ｍ−
３２，Ｎｏ、　　３．　１９８４年３月ｐｐ　２２５−
２３２に述べられている。それは、原画像データを複数
のブロックに分割し、各ブロックごとに原画像データを
直交変換して変換係数を求め、この変換係数を適当な正
規化係数により割ることにより正規化するとともに端数
を四捨五入して量子化し、この】子化された値を符号化
することにより圧縮データを得るものである。

′このデータ圧縮の手法をビデオ・データの伝送に応用
した例かり、Ｓ、Ｐ、　４，３９４，７７４に記載され
ている。この文献に記載のディジタル・ビデオ圧縮シス
テムはビデオ・データをビデオ・レートで圧縮しながら
適当な媒体を通して伝送し、受信側でデータの伸長を行
なうものであり、データ圧縮処理において上記の各ブロ
ックごとに正規化係数を調整することにより各ブロック
ごとの圧縮データ長を一定範囲内に収めるという方式を
開示している。しかしながら、この方式は１画面を複数
のブロックに分割し、各ブロックの圧縮データ長に基づ
いて各ブロックごとに正規化係数を調整しているので、
高い周波数のエネルギを多くもつブロックが他のブロッ
クに比べて大きい正規化係数によって正規化処理され、
微細な模様等をもつ部分において画質が低下するという
問題がある。

一方、一画面についての圧縮データ長を常にほぼ一定に
保持したいという要求がある。たとえばディジタル・ス
チル・カメラにおいて撮影した静止画をディジタル・メ
モリに蓄えるときにメモリ容量をできるだけ有効に使用
するために画像データを圧縮してメモリに記憶すること
が考えられる。１つのメモリ・チップまたは１つのメモ
リ・カードに記憶できる駒数をあらかじめ固定的に定め
ておくことが好ましく、そのためには１画面についての
圧縮データ艮を固定化することが必要となる。ディジタ
ル・スチル・カメラのみならず多くの分野でこのような
要請があり、また応用分野に応じて記録媒体も半導体メ
モリに限らず光ディスクその他のものが使用されよう。

発明の概要 この発明は、一画面分の圧縮データ長をほぼ一定に固定
化できるとともに、絵柄に部分的な細かさの違いがあっ
ても部分的に画質を低下させることがなく、さらに圧縮
処理時間の短縮化を図ることのできる画像データ圧縮装
置を提供することを目的とする。

この発明は、一画面分の原画像データを複数のブロック
に分割し、各ブロックごとに原画像データに直交変換を
施し、一画面分の直交変換係数を求める直交変換手段、
上記直交変換手段によって得られた直交変換係数を正規
化係数を用いて正規化する正規化手段、および正規化さ
れた値のそれぞれに所定の符号を割当てて符合化データ
を得る符号化手段を備えた画像データ圧縮装置において
、それぞれが複数のブロックを代表する代表ブロックを
、複数個一画面上から抽出し、この抽出された代表ブロ
ックのそれぞれについて上記各手段によって直交変換、
正規化および符号化を行ない、符号化されたデータのデ
ータ量を計数手段によって全代表ブロックにわたって計
数し、上記計敵手段による計数値が所定範囲内に収まる
ように正規化係数を変更しながら正規化、符号化および
データ計数処理を繰返して最適な正規化係数を決定する
ことを特徴とする。

代表ブロックの抽出は、複数のブロックの中から代表ブ
ロックを選択することにより行なってもよいし１代表ブ
ロックの各画素データを複数のブロックの対応画素デー
タの平均値を求めることにより代表ブロックを作成する
ことにより行なってもよい。

代表ブロックの２回目以降の正規化処理においてそれら
の直交変換係数を新たな正規化係数によって正規化する
ようにしてもよいし、２回目以降の正規化処理において
は前回の正規化された値を正規化することにより新たな
正規化値を求めるようにしてもよ・い。

この発明によると、一画面の画像データ中から代表ブロ
ックを抽出し、この代表ブロックについて圧縮処理を行
ない、その圧縮データ長がほぼ一定となるように正規化
係数を決定している。そしてこの決定された正規化係数
を用いて一画面全体の画像データを圧縮しているので一
画面分の圧縮データ長がほぼ一定となることが期待でき
る。

正規化係数の決定において代表ブロックについてのみ圧
縮処理をしているので一画面全体の圧縮処理をする場合
に比べて演算量が少なくなり、正規化係数の決定に要す
る処理時間を短縮化できるので、データ圧縮処理全体の
処理時間も短縮化できる。さらに、正規化係数が決定さ
れると２分割されたブロックごとに直交変換、正規化、
符号化等の処理が行なわれるとしても、決定された１つ
の正規化係数を一画面全体について用いることができる
ので、絵柄の細かさの違いにより部分的に正規化係数が
異なり部分的に画質が悪くなるといった問題が生じるこ
とがなく、微細な模様等であっても比較的高画質に保つ
ことができる。

実施例の説明 まず第１図から第４図を参照してこの発明の実施例につ
いて詳述する。第１図は画像データ圧縮処理を機能ブロ
ック化して示すものであり、第２図は同処理の流れを線
図化して示すものである。

第３図は画面における分割されたブロックと代表ブロッ
クとの関係を示すものである。第４図は正規化係数テー
ブルを示すグラフである。

第３図を参照して、一画面分の原画像データはＮＸＭ画
素で構成され、１画素はたとえば８ビツト・データによ
って表現されている。このような原画像データは画面の
縦、横方向に複数のブロックＢに分割される。１ブロツ
クはたとえば８×８画素から構成される。

まず一画面分のデータ圧縮処理について説明する。

原画像データは、各ブロックごとに、変換部１１におい
てＤ　ＣＴ　（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏ５１ｎｅ　Ｔｒ
ａｎｓｒｏｒｓａ−ｔｉｏｎ）変換（直交変換の一種）
され、そのＤＣＴ係数Ｆ　（ｕ、ｖ）が求められる（ス
テップ２１）。

ＤＣＴ係数Ｆ　（ｕ、ｖ）は各ブロックごとに係数メモ
リ１２にストアされる（ステップ２２）。このＤＣＴ処
理は一画面分のすべての原画像データについて行なわれ
る。

後に詳述する最適な正規化係数Ｄｄが決定された後、正
規化部１３において一画面分について正規化処理が行な
われる（ステップ２８）。この処理ではＤＣＴ係数Ｆ　
（ｕ、ｖ）がブロックごとにメモリ１２から読出され、
この係数Ｆ　（ｕ、ｖ）が正規化係数Ｄｄで除される。

この除算結果の端数は四捨五入されることにより量子化
される。一般にはこの正規化処理と同時に、またはその
前に閾値処理が行なわれる。閾値処理はＤＣＴ係数Ｆ　
（ｕ、ｖ）からある値Ｔを減算する処理である。Ｆ　（
ｕ、ｖ）≦Ｔの場合には減算結果をＯとする。Ｆ　（０
，０）すなわち各ブロックの最も低次の（周波数の低い
）成分（これをＤＣ成分といい、各ブロックの平均輝度
を表わすデータである）については閾値処理は行なわれ
ない。またＤＣ成分についてはその正規化処理において
も他の成分（ＡＣ成分）とは異なる正規化係数で正規化
される。後述するフィードバック処理により調整された
最適正規化係数Ｄｄは基本的にはＡＣ成分に対して適用
される。この正規化処理はプロッりごとにかつ一画面全
体について行なわれる。

正規化されたデータは次に符号化部１４において符号化
される（ステップ２９）。符号化にはたとえばハフマン
符号化、ランレングス符号化等がある。通常はＤＣＴ処
理、正規化または符号化と同時にもしくはその前に２次
元配列の画像データはジグザグ・スキャンされ１次元配
列のデータに変換される。符号化□された一画面分のデ
ータは圧縮データとして出力され、たとえばメモリに書
込まれる（ステップ３０）。

最適な正規化係数Ｄｄの決定処理は次のようにして行な
われる。この処理では代表ブロックのデータが用いられ
る。第３図に示すように複数のブロックＢがまとめられ
て１グループが形成される。この例では各ブロック中グ
ループは４×４のブロックＢからなる。各ブロック拳グ
ループから１つの代表ブロックＢｒが選択される。

一画面全体についてのＤＣＴ演算処理ののち。

メモリ１２に蓄えられたＤＣＴ係数のうち選択された代
表ブロックＢｒに属するものが読出され、正規化部１３
において正規化される（ステップ２３）。

第１回目の正規化処理においてはあらかじめ定められた
正規化係数（これを符号りで表わす）の初期値Ｄｏが用
いられる。すなわち正規化部１３には切換部１７を通し
て初期値り。が与えられている。

代表ブロックＢｒの正規化データは次に符号化ブロック
１４において符号化される（ステップ２４）。次に符号
化されたデータはカウンタ１５に与えられ、その代表ブ
ロックＢ「についての全符号量、すなわち全代表ブロッ
クのデータ長が計数される（ステップ２５）。正規化処
理および符号化処理は代表ブロックごとに行なわれ、各
代表ブロックの符号化データが順次カウンタ１５に与え
られる。一画面分中の代表ブロックについての正規化１
符号化が終了するとカウンタ１５の計数値は一画面中の
代表ブロックの符号化データ長を表わす。この計数値が
ある所定値（これを目標値という）にほぼ一致するよう
に正規化係数りが設定される。その、ためにカウンタ１
５の計数値と目標値との差がある許容値Ｅより小さいか
どうかがチエツクされる（ステップ２６）。上記の差が
許容値Ｅを超えている場合には新たな正規化係数りを求
めるために変換テーブル１６が参照される（ステップ２
７）。

変換テーブル１６には、第４図に示すように、カウンタ
１５の計数値に対して経験的に割出された妥当と思われ
る正規化係数りがあらかじめ設定されている。この変換
テーブル１６を参照して新たな正規化係数りが設定され
、切換部１７を経て正規化部１３に与えられる。そして
、今度はこの新たな正規化係数りを用いて同じように全
代表ブロックＢｒについての正規化、符号化が行なわれ
、符号化データのデータ長がカウンタ１５で計数される
（ステップ２３．２４．２５）。そして、ステップ２Ｂ
の判断結果に応じて上記の処理が繰返される。

カウンタ１５の計数値と目標値との差が許容値Ｅ以内に
なると、最後に用いられた正規化係数りが最適な値と考
えられるので、この正規化係数Ｄｄを用いて上述のよう
に一画面全体について正規化、符号化処理が行なわれる
（ステップ２８゜２９）。

第２図の流れ図では、まず一画面全体についてＤＣＴ係
数を求めたのちに最適な正規化係数Ｄｄの決定処理に進
んでいる。まず代表ブロックＢｒについてＤＣＴ係数を
求めて正規化係数の決定処理を行ない、最適な正規化係
数Ｄｄが決定されたのちに一画面全体についてＤＣＴ演
算を行ない。

さらに正規化、符号化に進むようにしてもよい。

上記実施例では４Ｘ４−１８個のブロックの中から１つ
のブロックを選択してこれを代表ブロックとしているが
、ｖｉ数個（たとえば４Ｘ４−１１３個）のブロックに
おける対応する画素の平均値データをもつ画素の集合か
らなる代表ブロックを作成してもよい。

第５図に示すように、１６個のブロックＢにおける対応
する画素のデータＬ１ｊ（ｘ１＋ｋＸ８゜ｙ　ｊ＋、！
ｘ　ｓ　）　　（ｋ　−０〜３．　　ｆｌ−０〜３）の
下式で示す平均値Ｌ１ｊを代表ブロックＢｒの１つの画
素データとする。

Ｌｌｊ−［１／　（４ｘ４）］　　− １−ａ〜３ このようなデータＬｌｊをｉ　ｍ　Ｑ〜７．ｊ−０〜７
にわたって集めた集合が１つの代表ブロックとなる。そ
して、このような代表ブロックを４Ｘ４−１６個のブロ
ック・グループごとに作成し、このような複数の代表ブ
ロックのデータを用いて正規化係数Ｄｄを決定する。

ここでデータＬ　ｉｊ、Ｌ　ｉｊは直交変換前の輝度デ
ータであっても、直交変換後の直交変換係数であっても
いずれでもよい。

上記実施例では各正規化処理においてメモリ１２にスト
アされているＤＣＴ係数を新たな正規化定数によって正
規化しているので、正規化すべきデータ量は常に一定で
ある。

次に、正規化すべきデータ量を正規化処理ごとに減少さ
せ、処理時間の短縮化が可能な実施例について第６図お
よび第７図を参照して説明する。

これらの図において第１図および第２図に示すものと同
一機能ブロックおよび同一処理には同一符号を付けてお
く。

選択された代表ブロックＢｒに属するものが正規化部１
３Ａに与えられる。この正規化部１３Ａにはいかなる画
像データに対してもその圧縮データ長が目標値を超えな
いように充分低い値の正規化係数初期値Ｄｏが与えられ
ている。この正規化部１３Ａにおいて上記初期値Ｄｏを
用いて正規化された代表ブロックＢｒの値はメモリ１２
Ａにストアされる（ステップ２３Ａ、　３３）。各ブロ
ックにおいて正規化された値をジグザグ・スキャンによ
り１次元配列としたときに一般に後部に配列された正規
化値は０になることが多い。最後まで連続する０がある
範囲にわたって存在する場合に、０でない最後の値の次
にＥ　ＯＢ　（Ｅｎｄ　ｏｆ’　Ｂｌｏｃｋ）符号を付
しくステップ３３）、それ以降の０データを棄却する。

ＥＯＢを実際に付加することに代えて。

ＥＯＢが付加されるべき位置（順位）を記憶するように
してもよい。

正規化された代表ブロックＢ「の値は次に順次符号化さ
れ。その符号量がカウンター５によって計数される（ス
テップ２４．２５）。カウンター５は一画面分の代表ブ
ロックＢ「の符号化データ長を計数する。正規化係数の
初期値り。は上述のように小さな値に選定されているの
で、一画面分の代表ブロックＢｒの画像データについて
得られるカウンタ１５の計数値は一般に目標値を超えて
おり（ステップ２６Ａ）、正規化係数設定部１１３Ａに
よって１段階大きい正規化係数りが選択され、切換部１
７を経て正規化部１３Ａに与えられる（ステップ３４）
。

この新たな正規化係数りを用いてメモリー２Ａに記憶さ
れている正規化された代表ブロックＢｒのデータが再度
正規化され、その結果がメモリー２Ａに記憶される（ス
テップ２３Ａ、　３３）。この正規化処理はＥＯＢ符号
の位置まで行なえばよいので正規化処理量は全代表ブロ
ックデータについて正規化する場合に比べて少なく、処
理時間の短縮化が図られる。前回の正規化係数をＤ　、
今回の正■ 焼化係数をＤ２とすると、メモリー２Ａにストアされて
いる代表ブロックＢｒの正規化データは既に係数Ｄ１で
正規化されているので、今回は係数Ｄ２／Ｄ１で除算さ
れることにより正規化されるであろう。この新たな正規
化によって０が連続する範囲が広がればＥＯＢの付加位
置が新たな正規化データのＯでない最後のデータの次の
位置に変更されるのはいうまでもない。このようにして
正規化処理されるべき代表ブロックのデータ量は減少し
ていく。

この後、同じように符号化と、符号化データの計数処理
が行なわれ、一画面についての全代表ブロックの得られ
た計数値と目標値とが比較される（ステップ２６Ａ）。

なおも計数値の方が多い場合には正規化係数としてより
大きい値が選定され。

上述の処理が繰返される（ステップ３４．２３Ａ。

３３、２４．２５）。

計数値が目標値を下層ると、得られた最適な正規化係数
で一画面全体が正規化され、符号化されて圧縮データと
して出力された後、メモリに書込まれる（ステップ２８
．２９．３０）。

第１図および第６図に示す機能ブロック図において、ど
の部分をハードウェア回路により実現してもバイナリイ
・コンピュータを用いたソフトウェア処理により実現し
てもよいのはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す機能ブロック図、第２
図は第１図に示すブロック図の処理手順を示すフロー・
チャート、第３図は画面における分割されたブロックと
代表ブロックとの関係を示す図、第４図は変換テーブル
を示すグラフ、第５図は代表ブロックの作成の一例を示
す図である。 第６図および第７図は他の実施例を示すもので、第６図
は機能ブロック図、第７図はフロー・チャートである。 １１・・・ＤＣＴ部（直交変換部）。 １２、　１２Ａ・・・メモリ。 １３、１３Ａ・・・正規化部１ １４・・・符号化部。 １５・・・カウンタ。 １Ｂ・・・変換テーブル。 １８Ａ・・・正規化係数設定部。 以　　上 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社代　理　人　
　弁理士　加藤　刺通（外１名）第　　２　　図 第３図 第４図 計歌値

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一画面分の原画像データを複数のブロックに分割
   し、各ブロックごとに原画像データに直交変換を施し、
   一画面分の直交変換係数を求める直交変換手段、上記直
   交変換手段によって得られた直交変換係数を正規化係数
   を用いて正規化する正規化手段、および正規化された値
   のそれぞれに所定の符号を割当てて符合化データを得る
   符号化手段を備えた画像データ圧縮装置において、 それぞれが複数のブロックを代表する代表ブロックを、
   複数個一画面上から抽出し、 この抽出された代表ブロックのそれぞれについて上記各
   手段によって直交変換、正規化および符号化を行ない、
   符号化されたデータのデータ量を計数手段によって全代
   表ブロックにわたって計数し、 上記計数手段による計数値が所定範囲内に収まるように
   正規化係数を変更しながら正規化、符号化およびデータ
   計数処理を繰返して最適な正規化係数を決定する、 画像データ圧縮装置における圧縮処理方法。
2. （２）代表ブロックを複数のブロックの中から選択する
   、請求項（１）に記載の画像データ圧縮装置における圧
   縮処理方法。
3. （３）代表ブロックの各画素データを複数のブロックの
   対応画素データの平均値を求めることにより代表ブロッ
   クを作成する、画像データ圧縮装置における圧縮処理方
   法。
4. （４）２回目以降の正規化処理において、前回の正規化
   された値を正規化することにより新たな正規化値を求め
   る、請求項（１）に記載の画像データ圧縮装置における
   圧縮処理方法。