JPH02222386A - Picture data compressor - Google Patents

Picture data compressor

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Publication number
JPH02222386A
JPH02222386A JP1043500A JP4350089A JPH02222386A JP H02222386 A JPH02222386 A JP H02222386A JP 1043500 A JP1043500 A JP 1043500A JP 4350089 A JP4350089 A JP 4350089A JP H02222386 A JPH02222386 A JP H02222386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
block
picture
image data
normalization
Prior art date
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Pending
Application number
JP1043500A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Ono
小野 朋子
Yoshiyori Takizawa
義順 瀧澤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1043500A priority Critical patent/JPH02222386A/en
Publication of JPH02222386A publication Critical patent/JPH02222386A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the distortion of a block, to reproduce the picture of high picture quality and to eliminate the necessity of a large capacity memory by detecting a contour part from picture data before orthogonal transform, determining the allocation of information quantity and making the allocation of the information quantity large to the block where the contour part exists. CONSTITUTION:The picture data are read out of a picture memory 26 for the unit of block and a DC(direct current) component is extracted by a DC component extraction circuit 27. Parallelly with the processing, a parameter to determine a normalization factor and bit distribution is extracted and data, for which the orthogonal transform of the picture data is executed by an orthogonal transform circuit 40, are normalized by a normalization circuit 41 and quantized by a quantization circuit 42 based on a bit number calculated by a bit distribution circuit 36. The activity of each sub block is weighted according to the height of edge and the bit distribution is executed so as to be proportional with the activity. Thus, the distortion of the block is reduced and the picture of the high picture quality can be reproduced. Then, the necessity of the large capacity memory can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、画像情報の記録や伝送等に際して、データ
量圧縮を行なうための画像データ圧縮装置の改良に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an improvement of an image data compression device for compressing the amount of data when recording or transmitting image information.

(従来の技術) 周知のように、画像情報のデータ量は莫大であり、その
記録や伝送等を行なう場合には、一般的に何らかの情報
量圧縮が施される。この画像情報の圧縮は、フーリエ変
換、コサイン変換、アダマール変換等の直交変換を用い
て、画像データを例えば周波数平面のような別次元に変
換した後、画像の性質を用いてデータ量を減少させる。
(Prior Art) As is well known, the amount of image information is enormous, and when recording, transmitting, etc., some kind of information amount compression is generally performed. This compression of image information involves converting the image data into another dimension, such as a frequency plane, using orthogonal transformations such as Fourier transformation, cosine transformation, and Hadamard transformation, and then reducing the amount of data by using the properties of the image. .

そして、直交変換後のデータをある数で割り、その振幅
値を小さくする(量子化)ことにより行なわれる。
Then, the data after the orthogonal transformation is divided by a certain number to reduce the amplitude value (quantization).

この場合、割る数(量子化幅)により、画質と情報量と
が大きく左右されるとともに、直交変換されたデータを
限られたビット数にどのように配分するかによっても、
画質が大きく左右されることになる。このため、通常で
は、量子化のためのノーマライズな手法やビット配分法
に種々の工夫が施されている。
In this case, the image quality and amount of information are greatly influenced by the dividing number (quantization width), and also how the orthogonally transformed data is allocated to the limited number of bits.
This will greatly affect the image quality. For this reason, various improvements are usually made to normalization methods and bit allocation methods for quantization.

第10図は、このような従来の画像データ圧縮装置を示
すもので、W、H,Chen et alにより提案さ
れ、r IEEE   Trans、  on  Co
mmunications、  vol、C0M−25
、Nl 11. NOV、l977Jに記載されている
FIG. 10 shows such a conventional image data compression device, which was proposed by W. H. Chen et al.
mmunications, vol, C0M-25
, Nl 11. NOV, 1977J.

すなわち、入力端子11に供給された画像データは、コ
サイン変換回路12により16X 1Bのサブブロック
に分割され、各サブブロック内でコサイン変換(D C
T ; Discrete Co51ne Trans
rarm )される。そして、直交変換された画像デー
タは、変換データメモリ13に蓄えられる。
That is, the image data supplied to the input terminal 11 is divided into 16×1B subblocks by the cosine transform circuit 12, and cosine transform (D C
T; Discrete Co51ne Trans
rarm). The orthogonally transformed image data is then stored in the transformed data memory 13.

また、コサイン変換回路12でDCT化された画像デー
タは、ACエネルギー計算回路I4によりAC(交流)
成分についての2乗和がとられACエネルギーが算出さ
れる。そして、求められた各サブブロックのACエネル
ギーに基づいて、クラス分は回路15により、確率分布
のヒストグラムが生成され、ACエネルギーの大小に応
じて各サブブロックが4種類にクラス分けされる。
Further, the image data converted into DCT by the cosine transform circuit 12 is converted into AC (alternating current) by the AC energy calculation circuit I4.
The sum of the squares of the components is taken to calculate the AC energy. Then, based on the obtained AC energy of each sub-block, a probability distribution histogram is generated for each class by the circuit 15, and each sub-block is classified into four types according to the magnitude of the AC energy.

その後、クラス分けされた各サブブロックは、偏差マト
リクス回路1Bにより各クラス毎のサブブロックのAC
成分毎の分散が計算され、ビット配分回路17により各
クラスに対するビット割り当てが決定される。
After that, each classified sub-block is processed by the deviation matrix circuit 1B to calculate the AC of the sub-block for each class.
The variance for each component is calculated, and the bit allocation circuit 17 determines the bit allocation for each class.

また、上記変換データメモリ13に蓄えられたDCT化
された画像データは、正規化回路18により各周波数成
分毎に正規化される。この場合、各周波数成分毎の正規
化係数は、ROM19に記憶された係数テーブルから得
るが、正規化因子回路20により、与えられたビット配
分となるように、予めROM19の係数テーブル自体も
正規化しておくようにしている。
Further, the DCT image data stored in the conversion data memory 13 is normalized for each frequency component by a normalization circuit 18. In this case, the normalization coefficient for each frequency component is obtained from the coefficient table stored in the ROM 19, but the coefficient table itself in the ROM 19 is also normalized in advance by the normalization factor circuit 20 so that the given bit allocation is achieved. I try to keep it there.

そして1、正規化されたデータは、量子化回路21によ
り、ビット配分回路17から得られるビット配分で量子
化され、コーディング回路22により、量子化までに使
用された種々のサイド情報とともにコーディングされ、
出力端子23から取り出される。
1. The normalized data is quantized by the quantization circuit 21 using the bit allocation obtained from the bit allocation circuit 17, and coded by the coding circuit 22 together with various side information used up to the quantization,
It is taken out from the output terminal 23.

ここで、第it図は、ビット配分決定法の他の従来例を
示すもので、r ”Adaptive  DCT  w
ithVQ” (静止画像符号化技術の動向 1987
年第18回画像光学コンファレンス ダイジェスト、7
−1 、 P、129 ) Jの中で提案されている。
Here, Fig. it shows another conventional example of the bit allocation determination method, in which
ithVQ” (Trends in still image coding technology 1987
18th Imaging Optics Conference Digest, 7
-1, P, 129) proposed in J.

この方式は、原画像を8×8のサブブロックに分割して
コサイン変換(DCT)を行ない、第11図(a)〜(
d)に斜線で示す各マスクパターン内の係数の絶対値和
を求め、該絶対値和か最大となるマスクによりサブブロ
ックを4クラスに分類し、この分類したクラスによりサ
ブブロックのバンド分割。
This method divides the original image into 8 x 8 subblocks and performs cosine transformation (DCT).
d) Find the sum of absolute values of the coefficients in each mask pattern indicated by diagonal lines, classify the sub-blocks into four classes using the mask that maximizes the sum of absolute values, and divide the sub-blocks into bands according to the classified classes.

ビット配分、正規化係数等を適応的に切り変えるように
したものである。
Bit allocation, normalization coefficients, etc. are adaptively changed.

しかしながら、上記のように、ブロック分割と直交変換
方式との組み合わせによる、従来の画像データ圧縮装置
では、各サブブロック内の直交変換後のデータの分散に
したがった情報量を適応的に伝送してやらないと、再生
画像にサブブロックの境目が目立ついわゆるブロック歪
みが発生するという問題が生じる。そして、このブロッ
ク歪みは、斜め線のエツジ部において顕著に発生するも
のである。
However, as mentioned above, conventional image data compression devices that combine block division and orthogonal transformation do not adaptively transmit the amount of information according to the distribution of data after orthogonal transformation within each subblock. This causes a problem in that so-called block distortion occurs in the reproduced image, in which boundaries between sub-blocks are noticeable. This block distortion occurs noticeably at the edge of the diagonal line.

また、上述した2つのビット配分決定法では、いずれも
直交変換後の係数を基にした直接的なものであるため、
変換係数を量子化されるまで記憶しておく大容量のメモ
リが必要になるという不都合もある。さらに、後者のビ
ット配分決定法においては、各サブブロックがどのクラ
スに分類されたかを示す情報も、データと一緒に送らな
ければならず、情報量が増加するという欠点を有してい
る。
In addition, the two bit allocation determination methods described above are both direct methods based on coefficients after orthogonal transformation, so
Another disadvantage is that a large capacity memory is required to store the transform coefficients until they are quantized. Furthermore, the latter bit allocation determination method has the disadvantage that information indicating which class each subblock is classified into must be sent together with the data, which increases the amount of information.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように、従来の画像データ圧縮装置では、サブブ
ロックの境目が目立つブロック歪みが発生するとともに
、大容量メモリが必要になったり情報量が増加する等、
種々の問題を有している。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in conventional image data compression devices, block distortion occurs where the boundaries between sub-blocks are noticeable, and a large capacity memory is required, the amount of information increases, etc.
It has various problems.

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので
、ブロック歪みを削減して高画質の画像再生を行なえる
とともに、大容量のメモリを不要とし得る極めて良好な
画像データ圧縮装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides an extremely good image data compression device that can reduce block distortion and reproduce high-quality images, and also eliminates the need for large-capacity memory. The purpose is to

[発明の構成〕 (課題を解決するための手段) この発明に係る画像データ圧縮装置は、画像データを複
数のブロックに分割し、各ブロック毎に直交変換を行な
い量子化するとともに、分割された各ブロック内のデー
タに基づいて、該各ブロック毎の情報量割り当てを決定
するものを対象としている。そして、画像データのブロ
ック内に画像の輪郭成分があることを検出し、輪郭成分
が存在すると判定されたブロックに対し、輪郭部分の明
るさに基づいて情報量割り当てを変化させるように構成
したものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) An image data compression device according to the present invention divides image data into a plurality of blocks, performs orthogonal transformation and quantization for each block, and converts the divided image data into blocks. The target is one that determines the information amount allocation for each block based on the data in each block. The system is configured to detect the presence of an image contour component in a block of image data, and change the amount of information allocated to the block for which it is determined that the contour component exists based on the brightness of the contour portion. It is.

(作用) 上記のような構成によれば、輪郭成分が存在するブロッ
クに対して情報量の割り当てを多くすることができ、ブ
ロック歪みを削減して高画質の画像再生を行なうことが
できる。また、直交変換前の画像データから輪郭成分を
検出して情報量の割り出てを決定するようにしているの
で、従来のように直交変換後のデータを記憶するための
大容量メモリを不要とすることができる。
(Operation) According to the above configuration, it is possible to allocate a large amount of information to a block in which a contour component exists, and it is possible to reduce block distortion and perform high-quality image reproduction. In addition, since the information amount is determined by detecting contour components from the image data before orthogonal transformation, there is no need for large-capacity memory to store data after orthogonal transformation, which is required in the past. can do.

(実施例) 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。第1図において、入力端子24に供給され
たアナログ画像データは、A/D(アナログ/デジタル
)変換回路25によりデジタル画像データに変換され、
画像メモリ2Gに記憶される。その後、この画像メモリ
2Gから例えば8X8ブロック単位に画像データを読み
出し、DC(直流)成分抽出回路27によりブロック内
平均値からDC成分を抽出するとともに、これと平行し
て画像メモリ26の画像データから、後述するように正
規化因子αとビット配分を決定するパラメータの抽出が
行なわれる。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, analog image data supplied to an input terminal 24 is converted into digital image data by an A/D (analog/digital) conversion circuit 25,
The image is stored in the image memory 2G. Thereafter, the image data is read out from the image memory 2G in units of, for example, 8×8 blocks, and the DC (direct current) component extraction circuit 27 extracts the DC component from the average value within the block. , the parameters that determine the normalization factor α and bit allocation are extracted as described later.

ここでは、正規化因子αとビット配分を決定するパラメ
ータの決定は、BPF (帯域通過フィルタ)28を用
いることとし、2画素前との差分を求めている。このB
PFZgは、第8図に示すような特性を有している。こ
れは人間の視覚特性が帯域通過フィルタ的な特性を持っ
ていることを利用し、再生画像が視覚的に良好になるよ
うに考慮したものである。なお、BPFZgに代えて、
画像データの標準偏差やP−P(ピーク−ピーク)等を
用いてパラメータを抽出する手段を使用してもよいもの
である。
Here, a BPF (band pass filter) 28 is used to determine the parameters for determining the normalization factor α and bit allocation, and the difference from two pixels before is determined. This B
PFZg has characteristics as shown in FIG. This is done by taking advantage of the fact that human visual perception has characteristics similar to a band-pass filter, so that the reproduced image will be visually pleasing. In addition, instead of BPFZg,
It is also possible to use means for extracting parameters using the standard deviation of image data, P-P (peak-to-peak), or the like.

そして、B P F 28から出力される2画素前との
差分は、絶対値回路29により絶対値がとられた後、ピ
ークホールド回路30に送出されるとともに、積分回路
31に供給されて1ブロック分の絶対値データが積分さ
れる。また、ピークホールド回路30では、絶対値回路
29から出力される絶対値データのうち最大のデータを
ピーク値としてホールドしている。
Then, the absolute value of the difference from the previous two pixels outputted from the B P F 28 is taken by the absolute value circuit 29, and then sent to the peak hold circuit 30, and is also supplied to the integration circuit 31 for one block. The absolute value data of the minute is integrated. Furthermore, the peak hold circuit 30 holds the maximum data among the absolute value data output from the absolute value circuit 29 as a peak value.

この場合、ピーク値があるレベルよりも大きければ、あ
る画素近傍で大きな変化があると判断でき、差分をとっ
た2画素間に輪郭成分(エツジ)が存在すると判断する
ことができる。また、ピーク値が大きいほど、急峻なエ
ツジであると判断することができる。
In this case, if the peak value is larger than a certain level, it can be determined that there is a large change in the vicinity of a certain pixel, and it can be determined that a contour component (edge) exists between the two pixels obtained by taking the difference. Furthermore, it can be determined that the larger the peak value is, the steeper the edge is.

すなわち、このピークホールド回路30によって上記の
ような判断を行なうのは、積分回路31による積分値だ
けでは、ブロック内においてデータが広範囲に渡ってな
だらかに変化しているのか、あるいは狭い範囲で急峻に
変化しているのかを判定するのが困難であるからである
In other words, the reason why the peak hold circuit 30 makes the above judgment is whether the data in the block changes smoothly over a wide range or sharply within a narrow range using only the integrated value by the integration circuit 31. This is because it is difficult to determine whether there is a change.

そして、ピークホールド回路30にホールドされたピー
ク値は、重み付は因子発生回路32によりピーク値に対
応した重み付は因子Wの生成に供される。つまり、ブロ
ック内が平坦である場合は、そのブロック内アクティビ
ティと最適ビット配分は比例的に求められるが、エツジ
が存在する場合は、直交変換成分が高域まで分布するた
め、そのブロックのビット配分は平坦部に比して多くし
ないとエツジ再現性が悪くなる。
Then, the peak value held in the peak hold circuit 30 is subjected to weighting and generation of a factor W corresponding to the peak value by a weighting factor generation circuit 32. In other words, if the inside of a block is flat, the intra-block activity and the optimal bit allocation can be calculated proportionally, but if an edge exists, the orthogonal transform component is distributed up to the high range, so the bit allocation for that block is If it is not larger than the flat area, edge reproducibility will deteriorate.

これを改善するため、重み付は因子発生回路32にピー
ク値に対するスレッショルドを設定しておき、ピーク値
すなわちエツジの振幅の大きさに応じて、ブロックをい
くつかのグループに分類する。
In order to improve this, a threshold for the peak value is set in the weighting factor generation circuit 32, and blocks are classified into several groups according to the magnitude of the peak value, that is, the amplitude of the edge.

そして、各グループに対して重み付は因子Wを対応させ
ておき、これを出力するようにしている。
Then, a weighting factor W is associated with each group, and this is output.

なお、ピークホールド値と重み付は因子Wとの関係は、
第2図に示すように設定される。この場合、適正ビット
配分とピークホールド値との間の関係は、非直線的であ
り、回路構成を簡略化するため、ピークホールド値によ
りグループ分類する例を示している。
The relationship between the peak hold value and the weighting factor W is as follows:
The settings are as shown in FIG. In this case, the relationship between the appropriate bit allocation and the peak hold value is non-linear, and in order to simplify the circuit configuration, an example is shown in which groups are classified based on the peak hold value.

そして、上記積分回路31から出力される1ブロック分
の積分値と重み付は因子Wとを、乗算回路33で乗算し
た値をそのブロックのアクティビティとし、メモリ34
に記憶させる。このメモリ34の容量は、1画面内のサ
ブブロックの数に対応するだけあればよく、1画面分の
直交変換データを記憶するような大容量のものではない
Then, the integral value and weighting for one block outputted from the integration circuit 31 are multiplied by a factor W, and the value obtained by multiplying it by the multiplication circuit 33 is set as the activity of the block, and the memory 34
to be memorized. The capacity of this memory 34 only needs to correspond to the number of sub-blocks in one screen, and does not have a large capacity to store one screen's worth of orthogonal transformation data.

また、乗算回路33の出力は、積分回路35により1画
面分のアクティビティの和Sが求められた後、メモリ3
4に記憶された各ブロックのアクティビティとともにビ
ット配分回路36に供給され、各ブロックに与えるビッ
ト数の比例配分が行なわれる。
Further, the output of the multiplication circuit 33 is sent to the memory 3 after the sum S of activities for one screen is determined by the integration circuit 35.
The data is supplied to a bit allocation circuit 36 together with the activity of each block stored in 4, and the number of bits given to each block is allocated proportionally.

このビット配分は、直交変換後のAC成分の係数のため
のものである。
This bit allocation is for the coefficients of the AC component after orthogonal transformation.

ここで、一般に、直交変換後のデータは、情報量を減ら
すために量子化を行なうが、その量子化レベルは絵によ
って適応的にした方が、情報量を調整し易い上に絵柄も
よくなることが知られている。また、適応的な量子化レ
ベルにより、より効果的なビット配分も可能となる。
Generally, the data after orthogonal transformation is quantized to reduce the amount of information, but if the quantization level is made adaptive depending on the picture, it will be easier to adjust the amount of information and the picture will look better. It has been known. Adaptive quantization levels also enable more efficient bit allocation.

この場合、予め実験的に求めた正規化係数テーブルを定
めておき、それに正規化因子αを乗算することにより量
子化レベルを変化させるが、量子化レベルの決定手段と
して、この実施例ではB P F 28の全画面積分値
を使用している。
In this case, a normalization coefficient table determined experimentally in advance is determined, and the quantization level is changed by multiplying it by the normalization factor α. In this embodiment, B P The full screen integral value of F28 is used.

そして、画像データを正規化するための係数は、ROM
37に記憶された係数テーブルから得られる。
And the coefficient for normalizing the image data is ROM
It is obtained from the coefficient table stored in 37.

第3図は、この正規化係数テーブルの一例を示している
。第3図において、左上が低周波成分に対する正規化係
数で、右下が高周波成分に対する正規化係数である。高
周波成分を大きな数値で正規化するのは、視覚特性が高
域において低いことを利用し、この部分での情報量圧縮
効率を上げるためである。
FIG. 3 shows an example of this normalization coefficient table. In FIG. 3, the upper left is a normalization coefficient for low frequency components, and the lower right is a normalization coefficient for high frequency components. The reason why the high frequency components are normalized by a large value is to take advantage of the fact that the visual characteristics are low in the high range, and to increase the information compression efficiency in this part.

また、第4図に示す正規化係数テーブルは、第3図に示
したものに比して正規化係数の対角成分を小さくしたも
のである。すなわち、例えば第5図に示すように斜め方
向のエツジをもつブロックを直交変換(この場合DCT
)した場合、変換像・数は第6図に示すように対角成分
に絶対値の大きい値が集中する。なお、第5図に示した
ブロックのエツジが左下がりであっても、変換係数は同
様な傾向を示す。このため、第4図に示すような正規化
係数テーブルを用いれば、斜め方向のエツジをより正確
に再現することが可能となる。
Furthermore, the normalization coefficient table shown in FIG. 4 has smaller diagonal components of the normalization coefficients than that shown in FIG. That is, for example, as shown in FIG.
), the converted image/number has large absolute values concentrated on the diagonal components as shown in FIG. Note that even if the edges of the block shown in FIG. 5 are downward to the left, the conversion coefficients show a similar tendency. Therefore, by using a normalization coefficient table as shown in FIG. 4, it becomes possible to more accurately reproduce edges in the diagonal direction.

そして、ROM37に記憶された正規化係数テーブルは
、そのまま正規化に用いられるのではなく、上述した理
由により、正規化因子回路38から出力される正規化因
子αが乗算回路39で乗算されて用いられる。この正規
化因子αは、重み付けを行なったB P F 2gの出
力の全面積積分値Sによって求められる。
The normalization coefficient table stored in the ROM 37 is not used for normalization as is, but is used after being multiplied by the normalization factor α output from the normalization factor circuit 38 in the multiplication circuit 39 for the reason mentioned above. It will be done. This normalization factor α is determined by the total area integral value S of the weighted output of B P F 2g.

第7図は、いくつかのトレーニング画像により実験的に
求めた正規化因子αと全面積積分値Sとの関係を示すも
ので、ある一定の関係にあることがわかり、簡単に正規
化因子αが求められることがわかる。この処理により、
最終的に所定の情報量に符号化したとき、より最適条件
に近くなり再生画像の大幅な画質向上が達成されること
になる。
Figure 7 shows the relationship between the normalization factor α and the total area integral value S, which were experimentally determined using several training images. It can be seen that this is required. With this process,
When the information is finally encoded into a predetermined amount of information, the optimum condition is more closely achieved, and a significant improvement in the quality of the reproduced image is achieved.

このようにして求められた新しい正規化係数により、上
記画像メモリ2Bから読み出された画像データを直交変
換回路40で直交変換したデータが、正規化回路41で
正規化される。そして、この正規化されたデータが、量
子化回路42により上記ビット配分回路3Gで求められ
たビット数に基づいて量子化される。
Using the new normalization coefficient obtained in this way, the data obtained by orthogonally transforming the image data read from the image memory 2B by the orthogonal transform circuit 40 is normalized by the normalization circuit 41. Then, this normalized data is quantized by the quantization circuit 42 based on the number of bits determined by the bit distribution circuit 3G.

、最適化された非直線量子化の場合は、その量子化後に
ビット数が割り当てビット以内となるようにすればよい
が、例えば直線量子化とハフマンコード等の組み合わせ
で量子化を行なう場合も多く、この場合はハフマンコー
ド化されたビット数が割り当てビット以内となるように
する。
In the case of optimized non-linear quantization, it is sufficient to ensure that the number of bits is within the allocated bits after quantization, but quantization is often performed using a combination of linear quantization and Huffman code, for example. , in this case, the number of Huffman encoded bits is made to be within the allocated bits.

また、上記DC成分抽出回路27で抽出されたDC成分
については、独立に、上記パラメータを求めるのと同時
に量子化回路43で量子化し、予7111符号化等によ
り符号化するとともに、符号化に要するビット数をビッ
ト配分回路36に送出する。このビット配分回路3Gで
は、所定の総ビット数からDC成分符号化に要するビッ
ト数等を差し引くことにより、直交変換後のAC成分に
割り当てられるビット数を求め、上述したように、各ブ
ロックのアクティビティに対し比例配分的にビット配分
が行なわれる。
Further, the DC component extracted by the DC component extraction circuit 27 is independently quantized by the quantization circuit 43 at the same time as determining the above parameters, and encoded by pre-7111 encoding etc. The number of bits is sent to the bit allocation circuit 36. This bit allocation circuit 3G calculates the number of bits to be allocated to the AC component after orthogonal transformation by subtracting the number of bits required for DC component encoding from the predetermined total number of bits, and calculates the number of bits allocated to the AC component after orthogonal transformation. Bits are allocated proportionally to the total number of bits.

以上のようにして量子化された直流成分、交流成分及び
正規化因子αは、符号化回路44により同期化ならびに
伝送のための符号化やエラー補正処理等が施され、出力
端子45から取り出される。
The DC component, AC component, and normalization factor α quantized as described above are subjected to synchronization, encoding for transmission, error correction processing, etc. by the encoding circuit 44, and are taken out from the output terminal 45. .

以上説明してきたように、なだらかな変化のブロックで
は直交変換後、非ゼロ係数は低域に集中するが、ブロッ
ク内にエツジが存在する場合、変換後の非ゼロ係数は高
域まで出てくる。このため、この係数を正規化、量子化
及び符号化する場合、エツジを含むブロックについては
、平坦なブロックよりも多くのビット数を要する。
As explained above, in blocks with gentle changes, after orthogonal transformation, non-zero coefficients are concentrated in the low range, but if edges exist within the block, the non-zero coefficients after transformation appear in the high range. . Therefore, when normalizing, quantizing, and encoding this coefficient, a block containing edges requires more bits than a flat block.

そこで、各サブブロックのアクティビティに、エツジの
高さにしたがった重み付けをし、この重み付けされたア
クティビティに比例するようにビット配分を行なうこと
で、再生画像のエツジ部のブロック歪みを大幅に改善す
ることができる。このとき、重み付は因子Wやピーク値
に対するスレッショルド値を、絵柄によりまたは輝度1
色差により適応的に変化させれば、より最適なビット配
分が可能となる。
Therefore, by weighting the activity of each sub-block according to the edge height and allocating bits in proportion to this weighted activity, we can significantly improve the block distortion at the edges of the reproduced image. be able to. At this time, the weighting is done by adjusting the factor W and the threshold value for the peak value depending on the picture pattern or the brightness 1
If it is adaptively changed depending on the color difference, more optimal bit allocation becomes possible.

カラー画像の場合、輝度信号と色差信号とに分けて処理
を行なうのが一般的であるが、輝度信号と色差信号とで
はその性格がかなり異なる。すなわち、ミクロ的に見た
場合、輝度信号9色信号ともに近隣画素間で強い相関性
を示し、特に信号帯域の低い色信号の方が相関性が強い
In the case of a color image, it is common to process the luminance signal and color difference signal separately, but the characteristics of the luminance signal and color difference signal are quite different. That is, when viewed microscopically, both the luminance signal and the nine color signals exhibit strong correlation between neighboring pixels, and in particular, the color signal with a lower signal band has a stronger correlation.

ところが、マクロ的に見た場合、隣合う2つの色の間に
相関性はなく信号が大きく変化する。すなわち、色信号
は輝度信号と比較して強い相関性を示す平坦部と、信号
が大きく変化するエツジ部とが混在しており、信号処理
を複雑にしている。
However, when viewed macroscopically, there is no correlation between two adjacent colors, and the signal changes significantly. That is, the chrominance signal has a mixture of flat parts showing a stronger correlation than the luminance signal and edge parts where the signal changes greatly, complicating signal processing.

しかしながら、上記実施例によれば、従来困難であった
色信号処理も平坦部とエツジ部に対し、最適なビット配
分が可能となる。低ビツトレートの場合、視覚的に目立
たない(B−Y)信号あるいはl信号に対しては、エツ
ジ部重み付けを小さくし、視覚的に目立つ(R−Y)信
号あるいはQ信号に対して、エツジ部重み付けを大きく
することが同効である。
However, according to the above embodiment, color signal processing, which has been difficult in the past, becomes possible with optimal bit allocation for flat areas and edge areas. In the case of low bit rates, the edge weighting is reduced for the visually inconspicuous (B-Y) signal or the L signal, and the edge weighting is reduced for the visually conspicuous (RY) signal or the Q signal. Increasing the weighting has the same effect.

実際に実験を行なった結果では、輝度信号についてはエ
ツジ部に小さな重み付けをし、(R−Y)信号には大き
な重み付けをし、(B−Y)信号には重み付けをしない
場合が、一番良好な画像を得ることができた。
According to the results of actual experiments, the best solution is to give a small weight to the edge part of the luminance signal, a large weight to the (RY) signal, and no weight to the (B-Y) signal. I was able to obtain good images.

第9図は、この発明の他の実施例を示すもので、第1図
と同一部分には同一符号を付して示している。すなわち
、上記実施例と異なる点は、正規化係数αとビット配分
とを、基本的にサブブロック内の標準偏差により決定す
ることである。
FIG. 9 shows another embodiment of the invention, in which the same parts as in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. That is, the difference from the above embodiment is that the normalization coefficient α and the bit allocation are basically determined based on the standard deviation within the subblock.

この方式におけるエツジ検出は、まず、直交変換する前
のサブブロックにおいて、隣接画素差分回路46により
それぞれの隣接画素間の差分を求め、絶対値回路47に
よりその差分の絶対値をとり、ピークホールド回路48
に送出する。このピークホールド回路48では、ブロッ
ク内で最大となる差分絶対値をピーク値とし、このピー
ク値があるレベルよりも大きければブロック内にエツジ
が存在すると判断する。そして、ピーク値があるレベル
を越えたときに限り、そのピーク値を重み付は因子発生
回路49に送出し、対応する重み付は因子W′の生成に
供される。
In edge detection in this method, first, in the sub-block before orthogonal transformation, the adjacent pixel difference circuit 46 calculates the difference between each adjacent pixel, the absolute value circuit 47 takes the absolute value of the difference, and the peak hold circuit 48
Send to. This peak hold circuit 48 takes the maximum absolute difference value within the block as a peak value, and determines that an edge exists within the block if this peak value is greater than a certain level. Then, only when the peak value exceeds a certain level, the peak value is sent to the weighted factor generation circuit 49, and the corresponding weighted value is used to generate the factor W'.

基本的なビット配分は、まず、ブロック内標準偏差回路
50により直交変換の前のサブブロックにおける標準偏
差を求め、この標準偏差を用いてビット配分回路3Gに
より各ブロックに与えるビット数を比例配分する。
In basic bit allocation, first, the intra-block standard deviation circuit 50 calculates the standard deviation in the sub-block before orthogonal transformation, and using this standard deviation, the bit allocation circuit 3G proportionally allocates the number of bits given to each block. .

上記のように、ピークホールド回路48において、ピー
ク値があるレベルを越えている場合については、重み付
は因子発生回路49から出力された重み付は因子W−を
、乗算回路33で標準偏差に乗算してから比例配分を行
なうことにより、ビット配分量を増加させる。
As mentioned above, in the peak hold circuit 48, when the peak value exceeds a certain level, the weighting is the weighting factor W- output from the factor generation circuit 49, and the standard deviation is converted into the weighting factor W- by the multiplication circuit 33. The amount of bit allocation is increased by performing multiplication and then proportional allocation.

なお、この発明は上記各実施例に限定されるものではな
く、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

[発明の効果] 以上詳述したようにこの発明によれば、ブロック歪みを
削減して高画質の画像再生を行なえるとともに、大容量
のメモリを不要とし得る極めて良好な画像データ圧縮装
置を提供することができる。
[Effects of the Invention] As detailed above, the present invention provides an extremely good image data compression device that can reduce block distortion and reproduce high-quality images, and also eliminates the need for large-capacity memory. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明に係る画像データ圧縮装置の一実施例
を示すブロック構成図、第2図は同実施例におけるピー
クホールド値と重み付は因子との関係を説明するための
図、第3図及び第4図はそれぞれ同実施例における正規
化係数テーブルを示す図、第5図及び第6図はそれぞれ
斜めエツジをもつブロック及びその変換係数テーブルを
説明するための図、第7図は同実施例における全面積積
分値と正規化因子との関係を示す図、第8図は同実施例
におけるBPFの特性図、第9図はこの発明の他の実施
例を示すブロック構成図、第10図は従来の画像データ
圧縮装置を示すブロック構成図、第11図は従来のビッ
ト配分決定法を説明するだめの図である。 11・・・入力端子、12・・・コサイン変換回路、1
3・・・変換データメモリ、14・・・ACエネルギー
計算回路、15・・・クラス分は回路、1B・・・偏差
マトリクス回路、17・・・ビット配分回路、18・・
・正規化回路、19・・・ROM、20・・・正規化因
子回路、21・・・量子化回路、22・・・コーディン
グ回路、23・・・出力端子、24・・・入力端子、2
5・・・A/D変換回路、2B・・・画像メモリ、27
・・・DC成分抽出回路、28・・・BPF、29・・
・絶対値回路、30・・・ピークホールド回路、31・
・・積分回路、32・・・重み付は因子発生回路、33
・・・乗算回路、34・・・メモリ、35・・・積分回
路、3G・・・ビット配分回路、37・・・ROM、3
8・・・正規化因子回路、39・・・乗算回路、40・
・・直交変換回路、41・・・正規化回路、42.43
・・・量子化回路、44・・・符号化回路、45・・・
出力端子、46・・・隣接画素差分回路、47・・・絶
対値回路、48・・・ピークホールド回路、49・・・
重み付は因子発生回路、50・・・ブロック内標準偏差
回路。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦 図面の浄書(内容に変更なし) 第 図 第 図 第 図 第 図 ナイキスト周、li数 第 図 (a) (b) 第11図 手続補正書 平成、実年348日 特許庁長官 古 1)文 毅 殿 1、事件の表示 特願平1−43500号 2、発明の名称 画像データ圧縮装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307)株式会社 東 芝 4、代理人 東京都千代田区霞が関3丁目7番2号 願書に最初に添付した図面°の浄書・ 別紙のとおり(内容に変更なし)
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image data compression device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the peak hold value and the weighting factor in the same embodiment, and FIG. 4 and 4 are diagrams showing normalization coefficient tables in the same embodiment, respectively. A diagram showing the relationship between the total area integral value and the normalization factor in the embodiment, FIG. 8 is a characteristic diagram of BPF in the same embodiment, FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. The figure is a block diagram showing a conventional image data compression device, and FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional bit allocation determination method. 11... Input terminal, 12... Cosine conversion circuit, 1
3... Conversion data memory, 14... AC energy calculation circuit, 15... Circuit for class, 1B... Deviation matrix circuit, 17... Bit allocation circuit, 18...
- Normalization circuit, 19... ROM, 20... Normalization factor circuit, 21... Quantization circuit, 22... Coding circuit, 23... Output terminal, 24... Input terminal, 2
5... A/D conversion circuit, 2B... image memory, 27
...DC component extraction circuit, 28...BPF, 29...
・Absolute value circuit, 30...Peak hold circuit, 31・
...Integrator circuit, 32...Weighting is done by factor generation circuit, 33
...Multiplication circuit, 34...Memory, 35...Integrator circuit, 3G...Bit distribution circuit, 37...ROM, 3
8... Normalization factor circuit, 39... Multiplication circuit, 40.
...Orthogonal transformation circuit, 41...Normalization circuit, 42.43
...Quantization circuit, 44... Encoding circuit, 45...
Output terminal, 46... Adjacent pixel difference circuit, 47... Absolute value circuit, 48... Peak hold circuit, 49...
Weighting is a factor generation circuit, 50...intra-block standard deviation circuit. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Engraving of the drawings (no changes to the content) Figure 11 Procedural amendment Heisei, actual year 348 days Director General of the Patent Office Ko 1) Moon Yi 1, Indication of Case Patent Application No. 1-43500 2, Name of Invention Image Data Compression Device 3, Person Making Amendment Relationship with Case Patent Applicant (307) Toshiba Corporation 4. Agent, 3-7-2 Kasumigaseki, Chiyoda-ku, Tokyo. Engraving of the drawing originally attached to the application. As shown in the attached sheet (no changes to the contents)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 画像データを複数のブロックに分割し、各ブロック毎に
直交変換を行ない量子化するとともに、分割された各ブ
ロック内のデータに基づいて、該各ブロック毎の情報量
割り当てを決定する画像データ圧縮装置において、前記
画像データのブロック内に画像の輪郭成分があることを
検出する検出手段を備え、この検出手段によって輪郭成
分が存在すると判定されたブロックに対し、輪郭部分の
明るさに基づいて前記情報量割り当てを変化させるよう
に構成してなることを特徴とする画像データ圧縮装置。
An image data compression device that divides image data into a plurality of blocks, performs orthogonal transformation and quantization on each block, and determines the information amount allocation for each block based on the data in each divided block. The method further comprises a detection means for detecting that there is an image contour component in the block of the image data, and the information is transmitted to the block for which the detection means determines that the contour component exists based on the brightness of the contour portion. An image data compression device characterized by being configured to change amount allocation.
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