JPH02260975A

JPH02260975A - 画像圧縮装置

Info

Publication number: JPH02260975A
Application number: JP1082503A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yanome; 矢野目　毅
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-23
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH0683376B2

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〉本発明は、アダプティブブロック符号化方式に基づいて
画像データを圧縮する画像圧縮装置に関する。

〈従来の技術〉一般に、画像や文書等を情報伝送路を介して他の端末等
の機器に伝送する場合には、分解能や階調性を損なわず
に伝送することができ、しかも、端末に設置される画像
メモリの記憶容量が少なくて済む符号化方式が望ましい
。このような符号化方式の一つに、アダプティブブロッ
ク符号化方式がある（たとえば、電気通信学会誌：　　
１９７９年１月号、１７ページ以降参照）。この符号化
方式は、対象となる画像を小さなブロック（たとえば４
Ｘ４＝１６画素）に分割し、該ブロックに含まれる各画
素の輝度レベルの統計的分布情報に基づいてブロック内
の各画素を２つの代表輝度のいずれか一方に割り当てる
ことにより符号化を行うものであって、階調性や分解能
を損なわず、少ないビット数での符号化が可能であり、
したがって、処理時間が短くて回路構成も比較的簡単に
実現できるなどの利点がある。

このようなアダプティブブロック符号化に基づく画像圧
縮を実現するための従来の画像圧縮装置として、たとえ
ば、第５図に示す構成のものがある。

すなわち、この装置では、しきい値回路ａに画像圧縮を
実行するための処理モードを選択するためのしきい値σ
。、σ１、σ゛、（ただし、σ。くσ１くσ、）が予め
設定されている。画像圧縮を実行する際には、第６図に
示すように、まず、メモリ制御回路ｅによって図外の画
像メモリに記憶されている画像データがブロック単位（
たとえば４×４＝１６画素）で読み出され、そのブロッ
ク内に含まれる画像データの輝度レベルの分散σが分散
回路すで求められる（ステップ■）。次いで、比較回路
Ｃでその分散σがしきい値回路ａで予め設定されたしき
い値（最初はσ。）と比較される（ステップ■）。

分散σがしきい値σ。以下（σくσ。）ならばブロック
内での輝度レベルの変化は小さいので、比較回路ＣはＡ
４モードを選択するモード選択信号を符号化回路ｄに出
力する。符号化回路ｄは、Ａ４モードが選択された場合
には、第７図（ａ　）に示すように、ブロック内の各画
像データを全て一つの代表値（この例では輝度レベル“
５”）に置き換える。

したがって、この場合は、一つのブロックについて、（
輝度レベルを表すための５ビツト）Ｘ（１６画素）＝８
０ビットで表現されていた画像データが（輝度レベルを
表すための５ピッ１−）Ｘ（１つの代表値）＝５ビット
に圧縮される（ステップ■）。

また、ステップ■において、分散σがしきい値σ。以上
（σ≧σ。）ならば、さらに他のしきい値σ１と比較さ
れ（ステップ■）、分散σがしきい値σ１以下（σ〈σ
１）ならば、比較回路Ｃは、Ｂ４モードを選択するモー
ド選択信号を符号化回路ｄに出力する。符号化回路ｄは
、Ｂ４モードが選択された場合には、第７図（６）に示
すように、ブロック内の画像データを２つの代表値（こ
の例では輝度レベル“ビまたは“３ｏ”）に置き換える
。したがって、この場合は、一つのブロックについて、
（輝度レベルを表すための５ビツト）Ｘ（１６６画素−
８０ビツトで表現されていた画像データが（輝度レベル
を表すための５ビツト）×（２つの代表値）＋（各画素
の２つの代表値のいずれに属するかを表すためのフラグ
としての１６ビツト）＝２６ビツトに圧縮される（ステ
ップ■）。

一方、ステップ■において、分散σがしきい値σ３以上
（σ≧σ１）ならばこのブロック内では輝度レベルの変
化か比較的大きいので、比較回路Ｃはブロックサイズを
変更する信号をメモリ制御回路ｅに出力する。メモリ制
御回路ｅは、この信号に応答して、その４×４画素のブ
ロックに対応する位置にある画像データのブロックサイ
ズをたとえば２ｘ２＝４画素に縮小し、この縮小したブ
ロック内に含まれる画像データを読み出す。そして、分
散回路すがそのブロック（２×２画素）の画像データの
輝度レベルの分散σ゛を求める（ステップ■）。

次いで、比較回路Ｃは、その分散σ゛をしきい値σ、と
比較する（ステップ■）。分散σ′がしきい値σ、以下
（σ゛〈σ、）ならば、このブロック内での輝度レベル
の変化は小さいので、比較回路ＣはＡ２モードを選択す
るモード選択信号を符号化回路ｄに出力する。符号化回
路ｄは、Ａ２モードが選択された場合には、第７図（Ｃ
）に示すように、ブロック内の画像データを全て一つの
代表値（この例では輝度レベル“２”）に置き換える。

したがって、この場合は、（輝度レベルを表すための５
ビツト）×（４画素）−２０ビツトで表現されていた画
像データが（輝度レベルを表すための５ビツト）×（１
つの代表値）＝５ビットに圧縮される（ステップ■）。

さらに、ステップ■において、分散σがしきい値σ２以
上（σ−≧σ、）ならば、このブロック内での輝度レベ
ルの変化はかなり大きいので、比較回路ＣはＤ２モード
を選択するモード選択信号を符号化回路ｄに出力する。

符号化回路ｄは、Ｄ２モードが選択された場合には、第
７図（ｄ）に示すように、このブロック内の画像データ
については同等画像圧縮処理を行わない（ステップ■）
。そして、ブロックサイズが縮小された場合には、ステ
ップ■からステップ■までを所定回数（本例では４回）
繰り返した後（ステップ［相］）、再度ステップ■に戻
って各モードの符号化を実行し、画像メモリの全ての領
域について符号化が終了すれば処理を停止する（ステッ
プ■）。

〈発明が解決しようとする課題〉上述のように、従来の装置では、Ａ４、Ｂ４、Ａ２、Ｄ
２の各処理モードを選択するためのしきイ値σ。、σい
σ、は、しきい値回路ａにおいて一旦設定された後は、
再設定しない限り固定されたままである。一方、画像デ
ータの輝度レベルの分布状況は、対象となる画像に応じ
てそれぞれ変化する。したがって、従来のように、画像
全体の輝度レベルの分布状況を考慮することなく、一定
のしきい値σ。、σ１、σ、でもって画一的に画像圧縮
の処理モードを振り分ける仕方では、ブロック単位の狭
い視野でのみ画像圧縮を実行していることになる。その
結果、画像の輝度レベルの分布状況によって圧縮率に差
を生じる。特に、画像全体の輝度レベルの変化が大きい
場合には、Ｄ２モードが選択される頻度が高くなり、こ
れに伴い、画像圧縮率が悪くなって圧縮後のデータが一
定の記憶容量に収まらなくなるなどの不具合を生じる。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、画像全体の輝度レベルの分布状況に応じて画像圧縮
の処理モードの選択基準となるしきい値が適宜変更され
るようにして、輝度レベルの変化が大きい場合でも必ず
一定の記憶容量内に収まるようにしようとするものであ
る。

そのため、本発明は、画像メモリの全記憶領域にわたっ
て得られる各ブロックごとの輝度レベルの分散を全て記
憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された各分散の
値に基づいて分散のヒストグラムを作成するヒストグラ
ム作成回路と、予め所望の画像圧縮率を設定する圧縮率
設定器と、前記ヒストグラム作成回路で作成されたヒス
トグラムと前記圧縮率設定器で設定された画像圧縮率の
値に基づいて処理モードの選択される頻度に応じた前記
しきい値を決定して前記比較回路に与えるしきい値決定
回路とを含む構成とした。

〈作用〉上記構成において、アダプティブブロック符号化方式に
基づく画像圧縮処理を実行するに際して、所望の画像圧
縮率を圧縮率設定器で予め設定しておく。また、メモリ
制御回路は、画像メモリの全記憶領域について、ブロッ
ク単位で画像データを読み出す。そして、分散回路は、
画像データが読み出されるたびにブロック内に含まれる
画像データの輝度レベルの分散を算°出する。そして、
画像メモリの全記憶領域にわたって算出された各ブロッ
クごとの分散が全て記憶手段に記憶される。次に、ヒス
トグラム作成回路は、記憶手段に記憶された分散の６値
に基づいて分散のヒストグラムを作成し、このヒストグ
ラムのデータをしきい値決定回路に与える。しきい値決
定回路は、この分散のヒストグラムと圧縮率設定器で設
定された画像圧縮率の値に基づいて処理モードの選択さ
れる頻度に応じたしきい値を決定して比較回路に与える
。

その後は、従来の場合と同様、比較回路が２１１手段に
記憶されている各ブロックの分散をしきい値と比較し、
分散の大小に応じて各処理モードを選択するモード選択
信号を符号化回路に与えるので、符号化回路が各モード
選択信号に応じた処理モードに従って各ブロックに含ま
れる画像データについてアダプティブブロック符号化を
実行する。

このように、本発明では、いずれの処理モードが頻繁に
使用されるかの割合いに応じてしきい値が変更されるの
で、画像全体の輝度分布に応じた画像圧縮が行われる。

そのため、画像によって極端に圧縮率に差が生じて圧縮
率が悪くなるといった不具合が回避される。

〈実施例〉第１図は本発明の実施例に係る画像圧縮装置のブロック
図である。同図において、ｌは画像圧縮装置の全体を示
し、２は図外の画像メモリからブロック（本例では４ｘ
４画素あるいは２ｘ２画素）ごとに読み出される画像デ
ータの輝度レベルの分散をそれぞれ求める分散回路、４
は分散回路２で算出された分散とアダプティブブロック
符号化処理を実行するための処理モードを選択するため
のしきい値とを比較する比較回路、６は比較回路４から
分散としきい値とを比較した結果に応じて出力されるモ
ード選択信号に応じてアダプティブブロック符号化処理
を実行する符号化回路、ＩＯは画像メモリの全記憶領域
にわたってブロック単位で画像データを読み出すメモリ
制御回路であり、これらの構成は従来例の場合と同様で
ある。

１２は画像メモリの全記憶領域にわたって得られる各ブ
ロックごとの輝愛レベルの分散を全て記憶する記憶手段
としてのバッファメモリ、１３はバッファメモリ１２に
記憶された各分散の値に基づいて分散のヒストグラムを
作成するヒストグラム作成回路、１５は予め所望の画像
圧縮率を設定する圧縮率設定器、１４はヒストグラム作
成回路１３で作成されたヒストグラムと圧縮率設定器１
５で設定された画像圧縮率の値に基づいて処理モードが
選択される頻度に応じたしきい値を決定して比較回路４
に与えるしきい値決定回路である。

次に、上記構成の画像圧縮装置Ｉの処理動作について、
第２図に示すフローチャートを参照して説明する。

アダプティブブロック符号化方式に基づく画像圧縮処理
を実行するに際して、圧縮率設定器１５により所望の画
像圧縮率（本例では圧縮率１１５（２０％）とする）を
予め設定しておく。また、メモリ制御回路ＩＯは、画像
データが記憶された画像メモリの全記憶領域（本例では
５　Ｉ　２ｘ５１２画素）について、ブロック（ここで
は４ｘ４＝１６画素と２ｘ２＝４画素）ごとに画像デー
タを読み出す。

すなわち、第３図に示すように、まず、４ｘ４画素を一
つのブロックとして、そのブロックＧｌｌに含まれる画
像データを読み出し、次に、隣接するブロックＧｌ、の
画像データを読み出し、以降、順次各ブロックＧ１３、
Ｇ　１４、・・・の画像データを読み出す。そして、一
つのブロック（４ｘ４画素）に含まれる画像データが読
み出されるたびに、分散回路２は、そのブロックに含ま
れる画像データの輝度レベルの分散σを算出する。そし
て、分散回路２で算出された分散σがそれぞれバッファ
メモリ１２に格納される。これが画像メモリの全記憶領
域にわたって実行される。次に、２ｘ２画素を一つのブ
ロックとして画像データを読み出し、上記と同様にして
各ブロックＧ　ＩＩ、Ｇ、ｔ、・・・に含まれる画像デ
ータの輝度レベルの分散を分散回路２で求める。そして
、各分散σの値がそれぞれＩくラフアメモリ１２に格納
される。これが画像メモリの全記憶領域にわたって実行
される（ステップ■）。したがって、バッファメモリ１
２には、１２８Ｘ１２８点の分散σのデータと、２６１
ｘ２６１点の分散σ゛のデータとがそれぞれ記憶される
。

続いて、ヒストグラム作成回路１３は、ノくラフアメモ
リ１２に記憶された４ｘ４画素のブロックについての分
散σのデータに基づいて第４図（ａ　）に示すようなヒ
ストグラムを作成する。すなわち、第７図（ａ　）に示
すようなＡ４モードの符号化が選択される頻度が高けれ
ば圧縮率が良くなり、同図（ｄ）に示すようなり２モー
ドの符号化が選択される頻度が高ければ圧縮率が悪くな
るので、いずれの処理モードが頻繁に選択されるのかそ
の割合を知るためのヒストグラムを作成する。そして、
このヒストグラムのデータがしきい値決定回路１４に与
えられる。しきい値決定回路１４は、この分散のヒスト
グラムと圧縮率設定器１５で設定された画像圧縮率の値
に基づいてＡ４モードとＢ４モードを選択するためのし
きい値σ。、σバただし、σ。くσ、）をそれぞれ決定
する。

Ａ４モードとＢ４モードのしきい値σ。、σ１が決まる
と、引き続いて、ヒストグラム作成回路１３は、σ３以
上の分散をもつ４ｘ４画素のブロックをピックアップし
て、第４図（ｂ　）に示すように、その４×４画素のブ
ロックを２×２画素のブロックに分解し、その２×２画
素ついての各分散σのヒストグラムを作成する。そして
、このヒストグラムのデータがしきい値決定回路１４に
与えられる。しきい値決定回路Ｉ４は、この分散σ′の
ヒストグラムと圧縮率設定器１５で設定された画像圧縮
率の値に基づいてＡ２モードとＤ２モードを選択するた
めのしきい値σ、（ただし、σ。〈σ１〈σ、）を決定
する（ステップ■）。

さらに、上記の各しきい値σ。、σ３、σ、の決定の仕
方を具体的に説明すると、たとえば、５１２ｘ５１２ｘ
５ビツトの画像データをｌ１５（２０％）に画像圧縮す
る場合、第７図に示すように、Ａ４モードでは８０ビツ
トが５＋２ビツト（この２ビツトは４つの処理モードの
いずれが適用されるかを識別するためのもの）に、Ｂ４
モードでは８０ビツトが２６＋２ビツトに、Ａ２モード
では２０ビツトが５＋２ビツトに、Ｄ２モードでは２０
ビツトが２０＋２ビツトにそれぞれ符号化される。した
がって、予め画像圧縮率（ここでは２０％）が決められ
ていると、圧縮後の画像データの全ビット数Ｘは、Ｘ＝５１２ｘ５１２ｘ５ｘ２０／１００＝２６１５９２
ビットとする必要がある。したがって、Ｘ　＝ＮＡ４＝７　＋ＮＢ４−２８　＋Ｎ＾２・７　＋
ＮＤ２・２２（ただし、ＮＡ４＋ＮＢ４＋（ＮＡ２＋Ｎ
Ｄ２）・４＝１２８・１２８）とした場合、各処理モー
ドが選択される回数ＮＡ４〜ＮＤ２（第４図の各処理モ
ードごとの度数の積算値）は、たとえばＮＡ４＝　９７
００、ＮＢＡ＝　６３００、ＮＡ２＝　１１００、ＮＤ
２＝４３６とすると、Ｘ＝２６１５９２ビットとなり、
画像圧縮率を２０％以下に収めることができる。これに
より、各処理モードが選択される回数に対応する分散の
値をしきい値σ。、σ３、σ、として決定することがで
きる。そして、しきい値決定回路Ｉ４は、上記のように
して決定した各しきい値σ。、σ１、σ、を比較回路４
に与える。

その後は、比較回路４がバッファメモリ１２に記憶され
ている一つのブロックについての分散σの値をしきい値
（最初はσ。）と比較する（ステップ■）。分散σがし
きい値σ。以下（σくσ。）ならば、ブロック内の輝度
レベルの変化が小さいので、比較回路４はＡ４モードを
選択するモード選択信号を符号化回路６に出力する。符
号化回路６は、Ａ４モードが選択された場合には、第７
図（ａ　）に示すように、ブロック内の各画像データを
全て一つの代表値に置き換える（ステップ■）。また、
ステップ■において、分散σがしきい値σ。以上（σ≧
σ０）ならば、符号化回路６は、さらに他のしきい値σ
、と比較しくステップ■）、分散σがしきい値σ以下（
σ〈σ１）ならばブロック内の輝度レベルの変化がやや
大きいので、比較回路４は、Ｂ４モードを選択するモー
ド選択信号を符号化回路６に出力する。符号化回路６は
、Ｂ４モードが選択された場合には、第７図（ｂ）に示
すように、ブロック内の画像データを２つの代表値に置
き換える（ステップ■）。

一方、ステップ■においで、分散σがしきい値σ１以上
（σ≧σ１）ならばこのブロック内では輝度レベルの変
化が比較的大きいので、比較回路４はブロックサイズを
変更する信号をメモリ制御回路ｌＯに与える。メモリ制
御回路１０は、この信号に応答して、４×４画素のブロ
ックに対応する位置にある２Ｘ２＝４画素のブロックの
一つの分散σ゛の値をバッファメモリ１２から読み出し
て符号化回路６に送出する。そして、比較回路４は、こ
の分散σ−をしきい値σ、と比較する（ステップ■）。

分散σ′がしきい値σ、以下（σ′〈σ、）ならば、Ａ
２モードを選択するモード選択信号を符号化回路６に出
力する。符号化回路６は、Ａ２モードが選択された場合
には、第７図（Ｃ）に示すように、ブロック内の各画素
の輝度レベルを全て一つの代表値に置き換える（ステッ
プ■）。さらに、ステップ■において、分散σ−がしき
い値σ１以上（σ−〉σ、）ならば、ブロック内での輝
度レベルの変化はかなり大きいので、比較回路４はＤ２
モードを選択するモード選択信号を符号化回路６に出力
する。符号化回路６は、Ｄ２モードが選択された場合に
は、第７図（ｄ）に示すように、このブロック内での輝
度レベルについては同等画像圧縮処理を行わない（ステ
ップ■）。そして、ブロックサイズが２×２画素の場合
には、ステップ■からステップ■までを所定回数（本例
では４回）繰り返した後（ステップ■）、再度ステップ
■に戻って各モードの符号化を実行し、画像メモリの全
ての記憶領域について符号化が終了すれば処理を停止す
る（ステップ■）。

このように、本発明では、どの処理モードが頻繁に使用
されるかの割合いに応じてしきい値σ。、σいσ、がそ
の都度変更されるので、画像全体の輝度分布に応じた画
像圧縮が行われるようになる。

そのため、画像によって極端に圧縮率に差が生じて圧縮
率が悪くなるといった不具合は回避される。

〈発明の効果〉本発明によれば、アダプティブブロック符号化に基づく
画像圧縮を実行する場合の処理モードの選択基準となる
しきい値が、従来のように固定されたものではなくて、
画像°データの輝度レベルの全体の分布状況に応じて適
宜変更されるので、輝度レベルの変化が大きい場合でも
必ず一定の記憶容量内に収まるようになる。したがって
、画像や文書等を情報伝送路を介して他の端末等の機器
に伝送する場合においても、伝送先の端末に設置される
画像メモリに確実に記憶させることができる等の優れた
効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は画像圧縮装置のブロック図、第２図は同装置の画
像圧縮処理を示すフローチャート、第３図は画像メモリ
からブロックごとに画像データを読み出す場合の説明図
、第４図は処理モードに応じたしきい値を決定するため
のヒストグラムである。第５図および第６図は従来例を示すもので、第５図は画
像圧縮装置のブロック図、第６図は同装置の画像圧縮処
理を示すフローチャートである。第７図はアダプティブブロック符号化方式に基づく画像
圧縮処理の説明図である。ｌ・・・画像圧縮装置、２・・・分散回路、４・・・比
較回路、６・・・符号化回路、１０・・・メモリ制御回
路、Ｉ２・・記憶手段（バッファメモリ）、１３・・・
ヒストグラム作成回路、１４・・・しきい値決定回路、
１５圧縮率設定器。第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像メモリの全記憶領域についてブロック単位で
画像データを読み出すメモリ制御回路と、このメモリ制
御回路で読み出される画像データの輝度レベルの分散を
それぞれ求める分散回路と、この分散回路で算出された
分散とアダプティブブロック符号化処理を実行するため
の各処理モードを選択するための各しきい値とを比較す
る比較回路と、この比較回路から分散としきい値とを比
較した結果に応じて出力される各モード選択信号に応じ
てアダプティブブロック符号化処理を実行する符号化回
路とを備えた画像圧縮装置において、前記画像メモリの
全記憶領域にわたって得られる各ブロックごとの輝度レ
ベルの分散を全て記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されれ各分散の値に基づいて分散の
ヒストグラムを作成するヒストグラム作成回路と、予め所望の画像圧縮率を設定する圧縮率設定器と、前記ヒストグラム作成回路で作成されたヒストグラムと
前記圧縮率設定器で設定された画像圧縮率の値に基づい
て処理モードが選択される頻度に応じた前記しきい値を
決定して前記比較回路に与えるしきい値決定回路と、を含むことを特徴とする画像圧縮装置。