JPH02131671A - 画像データ圧縮方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、多階調画素から構成される画像データのデ
ータ量を圧縮する画像データ圧縮方法に関する。

［従来の技術］ 最近、テレビ電話などの分野では、直交変換、例えば離
散コサイン変換（以下、ＤＣＴと略称する。）と可変長
符号化を組合わせたデータ圧縮方法が注目されている。

ここで、ＤＣＴは、画像信号を周波数成分に分割し、入
力サンプル数と同じ数のコサイン波で表現するもので、
エネルギーの集中が得られ、そのエネルギーの大きい部
分だけを符号化することにより、画像圧縮を可能にする
ものである。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、このようなＤＣＴと可変長符号化を組合わせ
た画像データ圧縮方法では、圧縮処理後のデータ量が原
画像のデータ量に依存する。このため、画像１枚当りの
データ量が制限される静止画ファイルや画像通信に適用
すると、再生画像の品質に局部的な劣化を生じるおそれ
があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、データ量
が制限を受けた場合も再生画像の品質劣化を最小限に抑
えることができる画像データ圧縮方法を提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明は、多階調画素からなる画像データにＤＣＴな
どの２次元直交変換を施して交流成分係数を得るととも
に、この係数を量子化したのちビットプレーンに分割し
、絶対値の大きな係数を優先して上位プレーンから順に
ランレングス符号化圧縮を行なうようにしている。

［作用］ この結果、量子化により得られた可変長符号化データを
、絶対値の大きな係数を優先して圧縮するので、データ
量に制限を受けるような場合も画像の劣化を抑えること
ができるようになる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面にしたがい説明する。

第１図は、同実施例の画像データ圧縮方法が適用される
画像圧縮再生装置を示すものである。図において、１は
直交変換部で、この直交変換部１は、多階調画像データ
が与えられると、Ｍ画素ＸＭ画素のブロックに分割した
のち、上述したＤＣＴによりＭＸＮの２次元直交変換を
施すようにしている。この場合、２次元直交変換による
出力としては、各ブロックに対して、１個の直流成分と
、（Ｍ２−１）の交流成分が得られるようになる。

直交変換部１からの交流成分は圧縮部２に与えられる。

この圧縮部２は、交流成分を可変長符号に変換するとと
もにランレングス符号化圧縮を実行するものである。

ランレングス符号化により圧縮されたデータは伸長部３
に与えられる。伸長部３は、圧縮データを復号して元の
交流成分に生成する。そして、この復号された交流成分
を上記直交変換部１からの直流成分とともに直交変換部
４に与える。この直交変換部４は、これら直流成分と交
流成分を逆変換し、元の多階調画像データを再生するよ
うになっている。

ところで、直交変換部１での直交変換により求められる
交流成分の係数は、０を中心とした正負対象の分布にな
る。そして、この値をＮビットで量子化すると、１ビッ
トの（＋／一）からなる符号情報５と（Ｎ−１）ビット
の絶対値情報６で表現される。ここで、第２図は、Ｎ−
５の場合のデータ形式を示している。また、（Ｍ２−１
）個の交流成分の係数は、相関はないが、画像データの
一般的性質として、第３図のブロック（Ｍ−８）に示す
ように、直流成分７に近づく方向の低周波成分８に対す
る係数の絶対値が、直流成分７より遠のく方向の高周波
成分９に対する係数の絶対値より大きくなっている。

その後、このようなブロック内の直交変換データは、圧
縮部２によりランレングス符号化圧縮されるが、この場
合、ブロック内での圧縮処理の走査順序は、第３図の矢
印方向に低周波成分から高周波成分に進むように規定さ
れる。

次に、第４図は、圧縮部２での１画面分の圧縮処理のフ
ローを示すものである。この場合、第２図に示す（Ｎ−
１）ビットの絶対値情報６は、最左端ビットＭＳＢに対
応する上位プレーン６１から最右端ビットＬＳＢに対応
する下位プレーン６４に向けて順番に処理が実行される
。まず、ステップＡ１で、プレーンＮｏを１、つまり最
上位プレーン６１を指定する。次いで、ステップＡ２に
進み、ブロックＮｏを１に指定する。そして、ステップ
Ａ３に進み、指定ブロック分のランレングス符号化圧縮
処理を実行する。ここでの動作は後述する。次いで、ス
テップＡ４に進み、圧縮処理によるデータ量が規定値に
達したかを判断する。

ここで、規定値に達してデータ量がオーバーし、ＹＥＳ
になると、この時点で処理を打切る。ここで、規定値と
しては１画面分として設定されているビット容量のこと
である。一方、Ｎｏならば、ステップＡ５に進み、ブロ
ックＮＯを＋１して次ブロックを指定する。そして、ス
テップＡ６で、１画面分のブロックを終了したかを判断
する。ここで、ＮＯならば、ステップＡ３に戻り、次ブ
ロック分の圧縮処理を実行する。以下、１画面分のブロ
ックに対してステップ八３〜ステップＡ６の動作が繰返
される。なお、この動作の途中でステップＡ４がＹＥＳ
になったならば、直ちに処理が停止されるのは勿論であ
る。

その後、ステップＡ６が１画面分のブロックを終了した
と判断し、ＹＥＳになると、ステップＡ７に進み、プレ
ーンＮＯを＋１して次プレーン（第２図の符号のプレー
ン６２）を指定する。そして、ステップＡ８で、総ての
プレーンを終了したかを判断する。ここで、ＮＯならば
、ステップＡ２に戻り、再びブロックＮｏを１を指定し
、上述したステップＡ３以降の動作を実行するようにな
る。その後、プレーンＮｏの最下位（第２図の符号６４
のプレーン）までの処理が終了し、ステップＡ８でＹＥ
Ｓになると、総ての処理を終了するようになる。

第５図は、上述したステップＡ３での１ブロック分に対
する圧縮処理を詳述するためのフローチャートである。

この場合、該当ブロック内での走査により読出された数
値列を第６図（ａ）、これら数値列の量子化後のビット
表現を同図（ｂ）、そのラングレスを同図（Ｃ）とする
。そして、最初に同図（ｂ）に示すビット表現の絶対値
を構成するプレーン（１）に対する処理を説明する。

まず、ステップＢ１でポジション０を指定する。

つまり、数値（−１　３）に対応するビット表現のプレ
ーン（１）のポジションを指定する。次いで、ステップ
Ｂ２において、ランレングスを０にする（ここでは、白
レングスだけを表現している。）。

次いで、ステップＢ３に進み、ポジションを＋１して次
の数値（１０）に対応するビット表現のプレーン（１）
のポジションを指定する。そして、ステップＢ４に進み
、ポジション終りかを判断する。この場合は、Ｎｏなの
で、ステップＢ５に進み、データピットが「１」かを判
断する。ここではデータピットは「１」でＹＥＳになる
のでステップＢ７に進み、ランレングスをコード化する
。

この場合、ランレングスはステップＢ２で設定された「
０」のままなので、「０」になり、ステップＢ８に進む
。ステップＢ８では、データピットの「１」が先頭の「
１」かを判断する。ここでは、ＹＥＳなのでステップＢ
９に進み、符号ビット、ここでは負符号に対応する「１
」を出力し、ステップＢ２に戻る。この場合のプレーン
（１）に対する出力は、第７図の８１に示すように「０
、１＊」となる。ここで「＊」が付加されたものは符号
ビットを示している。

次に、ステップＢ２において、再びランレングスをＯに
する。次いで、ステップＢ３に進み、ポジションを＋１
して次の数値（１１）に対応するビット表現のプレーン
（１）のポジションを指定する。そして、ステップＢ４
を介して、ステップＢ５に進み、データピットが１かを
判断する。ここでもデータピットは「１」でＹＥＳにな
るので、ステップＢ７に進み、ランレングスをコード化
する。この場合もランレングスは「０」のままなので、
「０」になり、さらに，、ステップＢ８で、データピッ
トの「１」が先頭の「１」と判断され、ＹＥＳとなりス
テップＢ９に進み、符号ビット、ここでは正符号に対応
する「０」を出力し、ステップＢ２に戻る。この場合の
プレーン（１）に対する出力は、第７図のａ２に示すよ
うに「０、０＊」となる。

以下、同様な動作を数値（−８）に対応するビット表現
のプレーン（１）の処理まで繰返す。その後、ステップ
Ｂ４でポジション終りを判断し、ＹＥＳになると、ステ
ップＢＩＯに進む。ステップＢ１０では、ブロック終端
記号（ＥＯＢ）をコード化して出力する。この場合のプ
レーン（１）に対する出力は、第７図のａ３に示すよう
にｒＥＪとなる。

次に、第６図（ｂ）に示すビット表現の絶対値を構成す
るプレーン（２）に対する処理を実行する。この場合、
まず、数値（−　１　３）のビット表現のプレーン（２
）に対する処理では、ステップＢ５においてデータピッ
ト「１」と判断すると、ステップＢ７のランレングスの
コード化において、ランレングスはステップＢ２で設定
された「０」のままなので、「０」となり、ステップＢ
８で先頭の「１」かを判断する。この場合の「１」は先
頭でな＜Ｎｏなので、直ちにステップＢ２に戻る。

この場合のプレーン（２）に対する出力は、符号ビット
が付加されず、第７図のｂ１に示すように「０」のみと
なる。

次に、ステップＢ２において、再びランレングスを０に
する。次いで、ステップＢ３に進み、ポジションを＋１
して次の数値（１０）に対応するビット表現のプレーン
（２）のポジションを指定する。そして、ステップＢ５
において、データピットが「１」かを判断するが、ここ
ではデータピットは「０」でＮｏになるのでステップＢ
６に進み、ランレングスを＋１してステップＢ３に戻り
、再びポジションを＋１して次の数値（１１）に対応す
るビット表現のプレーン（２）のポジションを指定する
。そして、ステップＢ５において、再びデータピットが
１かを判断するが、ここでもデータピットが「０」でＮ
ＯになるのでステップＢ６に進み、ランレングスを＋１
してステップＢ３に戻る。この場合、数値「０」まで、
データピットに「０」が続くので、ステップＢ６でラン
レングスを＋１するようになる。その後、数値「６」に
対応するビット表現のプレーン（２）のポジションにな
って、ステップＢ５でデータピットが「１」を判断する
と、ステップＢ７に進み、ランレングスをコード化する
。すると、この時点でのランレングスは６なので、「６
」となり、さらに、ステップＢ８で、データピットの１
が先頭の「１」と判断され、ＹＥＳとなりステップＢ９
に進み、符号ビット、ここでは正符号に対応する「０」
を出力し、ステップＢ２に戻る。この場合のプレーン（
２）に対一する出力は、第７図のｂ２に示すように「６
、０＊」になる。

以下、同様にして第６図（ａ）に示す数値列対応する同
図（ｂ）に示すビット表現のプレーン（３）（４）に対
する処理が実行され、同図（ｃ）に示すランレングス符
号化が実行され、第７図に示すプレーン（３）（４）に
対する出力を得られるようになる。

なお、この発明は上記実施例にのみ限定されず、要旨を
変更しない範囲で適宜変形して実施できる。

例えば、第８図に示すように、上述した第４図に示すフ
ローチャートのステップＡ１の次に、全ブロック別ポジ
ションを０に設定するステップＡ９を加え、ステップ八
３で１ブロックの１ランレングス分の処理を実行し、さ
らに、ステップＡ７のブロック終了かの判断でＹＥＳに
なった後で、全ブロック終端記号（ＥＢＯ）を判断する
ステップＡＩＯを加えるようにしてもよい。この場合、
ステップＡ３での１ブロックの１ランレングス分の処理
のフローチャートは、第９図に示すように上述した第５
図に示すフローチャートのステップＢ１に代えてブロッ
ク別ポジションでポジションを指定するステップＢｌｌ
とポジションが終端記号（ＥＢＯ）かを判断するステッ
プＢ１２を設け、また、符号（＋／−）を出力するステ
ップＢ９の後ろに、ポジションをブロック別ポジション
として書込むステップ８１３を加え、さらにブロック終
端記号（Ｅ　Ｏ　Ｂ）をコード化するステップＢＩＯの
後にＥＯＢをブロック別ポジションに書込むステップＢ
１４を加えるようになる。こうすると、上述の実施例で
は、１ブロックの１プレーン分のランレングスを一度に
符号化したものが、１ブロックに対する１回の処理を１
ランレングス分に抑えることができるようになり、各ブ
ロックに対する情報が上述の実施例に比べ、さらに均等
に符号化できるようになるので、一定のデータ量で符号
化を打切った場合に、より局所的劣化を防止できること
になる。

［発明の効果］ この発明によれば、多階調画素からなる画像データにＤ
ＣＴなどの２次元直交変換を施して交流成分係数を得る
とともに、この係数を量子化したのちビットプレーンに
分割し、絶対値の大きな係数を優先して上位プレーンか
ら順にランレングス符号化圧縮を行なうようにしている
ので、可変長符号化データを、重要な構成成分から送る
ことができる。この結果、画像１枚当りのデータ量が制
限される静止画ファイルや画像通信に適用した場合も、
再生画像の品質に局部的な劣化が生じるのを防止でき、
さらに、データ量が著しく制限を受けた場合も再生画像
の品質劣化を最小限に抑えることができることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明が適用される画像圧縮再生装置を示す
ブロック図、第２図はこの発明の一実施例のデータ形式
の一例を示す図、第３図は同実施例のブロック内での走
査顕序を説明するための図、第４図および第５図は同実
施例の動作を説明するためのフローチャート、第６図お
よび第７図は同実施例のランレングス符号化圧縮を説明
するための図、第８図および第９図はこの発明の他実施
例の動作を説明するためのフローチャートである。 １・・・直交変換部、２・・・圧縮部、３・・・伸長部
、４・・・直交変換部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多階調画素からなる画像データをＭ画素×Ｎ画素のブロ
   ックに分割したのち各ブロックについて２次元直交変換
   を施して交流成分係数を求め、これら係数を量子化した
   のちビットプレーンに分割するとともに、絶対値の大き
   な係数を優先して上位プレーンから順にランレングス符
   号化圧縮を行なうことを特徴とする画像データ圧縮方法
   。