JPH02262786A - 画像信号圧縮符号化装置 - 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】 支五旦１ 本発明は画像信号圧縮符号化装置に関し、特に、圧縮符
号化された画像のデータ量を一定とする画像信号圧縮符
号化装置に関する。

１１孜ｌ 電子スチルカメラにより撮影された画像データのような
ディジタル画像データをメモリに記憶する場合には、デ
ータ量を減らしてメモリの記憶容量を少なくするため、
各種の圧縮符号化が行われている。特に２次元直交変換
符号化は、大きな圧縮率で符号化を行うことができ、か
つ符号化に伴う画像歪も抑圧できることから、広く用い
られている。

このような２次元直交変換符号化においては、画像デー
タは所定の数のブロックに分割され、それぞれのブロッ
ク内の画像データが２次元直交変換される。直交変換さ
れた画像データ、すなわち変換係数は、所定の閾値と比
較され、閾値以下の部分の切り捨て（係数切り捨て）が
行われる。これにより閾値以下の変換係数は、その後、
０のデータとして処理される。次に係数切り捨てが行わ
れた変換係数は、所定の量子化ステップ値、すなわち正
規化係数により除算され、ステップ幅による量子化、す
なわち正規化が行われる。これにより、変換係数の値、
すなわち振幅のダイナミックレンジを抑圧することがで
きる。

この閾値との比較と正規化の処理は、同時に行われるこ
とが多い。すなわち、変換係数を所定の正規化係数にて
正規化して、その結果を整数化すると、正規化係数より
低い値をもつ変換係数はＯとなる。

このような２次元直交変換符号化において、上記の正規
化係数を一定の値として正規化を行い符号化した場合に
は、画像データによって符号化されたデータ量が異なり
、メモリへの記録に不便であった。

すなわち、一定の正規化係数を用いて正規化し符号化を
行った場合には、高域周波数成分を多く含む画像データ
は符号化されたデータ量が多（なリ、低域周波数成分を
多く含む画像データは符号化されたデータ量が少なくな
る。このような符号化されたデータ量の差は５〜ＩＯ倍
にも達することがあるため、一定の容量のメモリに記録
する場合に不都合であった。

そこで例えば、分割されたブロックごとに高域周波数成
分が含まれる程度、いわゆるアクティビティを算出し、
これに基づいて各ブロックごとに正規化係数を設定する
ことが行われている。しかし、このようにブロックごと
に正規化係数を変化させて圧縮条件を変える場合には、
ブロックごとに画質が異なるため、画質が不安定となる
欠点がある。また、ブロックごとに変換係数の計算を要
する欠点がある。

乱−画 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、２次元直
交変換後の正規化および符号化において、圧縮される画
像に応じた正規化を行い、符号化された画像データ量が
一定となる画像信号圧縮符号化装置を提供することを目
的とする。

光８Ｊｌ　Ｏυ１訴 本発明によれば、１つの画面を構成するディジタル画像
データを複数のブロックに分割して各ブロックの画像デ
ータについて２次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮
符号化装置は、複数のブロックに分割されたデジタル画
像データを２次元直交変換する直交変換手段と、直交変
換手段により直交変換されたデータを正規化する正規化
手段と、正規化手段により正規化されたデータを符号化
する符号化手段と１分割されたブロックごとの画像デー
タのアクティビティを算出するブロックアクティビティ
算出手段と、ブロックアクティビティ算出手段により算
出されたブロックごとのアクティビティを加算するアク
ティビティ加算手段と、ブロックアクティビティ算出手
段により算出されたブロックごとのアクティビティとア
クティビティ加算手段により算出されたアクティビティ
の合計値との比からブロックごとに配分される符号化デ
ータ量を算出する符号化データ量配分手段と、符号化デ
ータ量配分手段からの出力に応じて符号化手段からの出
力データ量を制限する符号化出力制御手段とを有し、符
号化出力制御手段は、符号化データ量配分手段から出力
されるブロックごとに配分される符号化データ量と、符
号化手段からの出力データ量とを比較し、符号化手段か
らの出力データ量がブロックごとに配分される符号化デ
ータ量の範囲内となるように符号化手段からの出力デー
タ量を制限するものである。

支敷五二且ｊ 次に添付図面を参照して本発明による画像信号圧縮符号
化装置の実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例が示されている。

本装置はブロック化部１２を有する。ブロック化部１２
はフレームバッファにより構成され、電子スチルカメラ
により撮像された１フレ一ム分のスチル画像データが入
力端子１０を通して入力され、記憶される６ブロツク化
部１２に記憶された１フレ一ム分の画像データは複数の
ブロックに分割されてブロックごとに読み出され、２次
元直交変換部１４に送られる。２次元直交変換部１４は
ブロックごとの画像データを２次元直交変換する。２次
元直交変換としては、ディスクリートコサイン変換、ア
ダマール変換等の周知の直交変換が用いられる６ ２次元直交変換部１４において２次元直交変換されたブ
ロックごとの画像データは縦横に配列され、左上の部分
に低次のデータが配列され、右下の方向に向かうにつれ
て高次のデータとなる。直流成分のデータは左上部に配
置される。２次元直交変換部１４の出力は正規化部１６
に送られる。

正規化部１６は、２次元直交変換部１４において２次元
直交変換された画像データ、すなわち変換係数に対して
係数切り捨てを行った後、正規化を行う。係数切り捨て
は、直交変換された変換係数を所定の閾値と比較し、閾
値以下の部分を切り捨てるものである。正規化は、係数
切り捨てを行われた変換係数を所定の量子化ステップ値
、すなわち正規化係数αにより除算し、正規化係数ａに
よる量子化を行うものである。正規化係数αは、後述す
るように、ブロックごとのアクティビティを合計した値
に基づき、ルックアップテーブルから求められる。

ブロック化部１２から出力されるブロックごとの画像デ
ータは、ブロックアクティビティ算出部２０にも送られ
る。ブロックアクティビティ算出部２０は、ブロックご
とのアクティビティ、すなわちそのブロックに高域周波
数成分の画像データが含まれている程度を算出する。

ブロックごとのアクティビティＡＣＴｆｉ、ｊ）の算出
は、分割されたブロックが例えば第２図または第６図に
示すように８ｘ８の画素で構成されている場合に、画素
データをＸｉｊとすると（ここで、ｉ、ｊはブロックの
番地を示す）、式 により算出される。ここで。

である。

すなわちこの式によれば、ブロックを構成する８ｘ８の
画素のデータの平均値ＤＣ（ｉ、ｊｌ　を求め、各画素
データと平均値ＤＣｆｉ、ｊｌ　との差の絶対値を加算
してアクティビティＡＣＴを求める。

上記の式によってアクティビティを求める場合に、ＤＣ
ｆｉ、ｊｌ　は各画素データの加算および加算されたデ
ータを６４で除算することにより得られるから、加算器
とデータのシフトのみにより構成できる。また、ＡＣＴ
　（ｉ、　ｊｌは得られたＤＣ（ｉ、ｊｌ　を用いて絶
対値化回路と加算器によって求められる。したがって、
アクティビティの算出においては乗算器および除算器を
必要としない。

ブロックごとのアクティビティの算出は１例えば第３図
に示すようにブロックを４つのサブブロックに分割し、
各サブブロックのアクティビティを合計することにより
求めてもよい。この場合には、ブロックのアクティビテ
ィＡＣＴＩｉ、ｊｌは次の式によって求められる。

ＡＣＴｆｉ、］＝、Ｉ、、％　ｌ　Ｘ　（ｉ＋に、ｊ＋
１）　−ＤＣｆｉ、ｊ、０１＋士交Ｉ　Ｘ　ｆｉ＋４＋
に、ｊ＋ｌｌ　　−ＤＣ（ｉ、ｊ、ｌｌ＋　Ｑ　　’ｊ
；、ｌ　　Ｘ　　ｆｉ＋に、ｊ＋４＋ｌ）　　−Ｄ（ｌ
ｉ、ｊ、２）’ｌ＋　Ｙ、　ｆｌ　ｌＸ　（ｉ＋４４に
、ｊ＋４＋ｌｌ　−ＤＣ（ｉ、、ｊ、３）帆り　ム呻 この式において、第１項〜第４項はそれぞれ。

サブブロック１〜４を構成する画像データに高域周波数
成分が含まれている程度を表している。例えば上式の第
１項はサブブロック１を構成する各画像データとサブブ
ロック１内の画像データの平均値との差の絶対値の和で
ある。これはサブブロック１内に含まれる高域周波数成
分の程度を表している。

このようにサブブロックに分割し、各サブブロックごと
に高域周波数成分が含まれている程度を求め、これらを
加算することによってブロックのアクティビティを正確
に算出することができる。すなわちブロック全体として
でなく、各サブブロック内ごとに高域周波数成分の程度
を算出するから、ブロックのアクティビティをより正確
に算出できる。

このようなアクティビティの算出においても、上記のブ
ロック全体のアクティビティの算出と同様に、乗算器お
よび除算器を必要としない。

ブロックごとのアクティビティの算出は、第４Ａ図〜第
４Ｃ図に示すようなフィルタを用いて行ってもよい。

これらのフィルタ８０を第５図に示すようにブロックの
左上方から矢印の方向に順次に移動させ、フィルタ８０
から出力される画素データの値を合計すると、ブロック
のアクティビティが得られる。例えば第４Ａ図のフィル
タ８０をブロックの左上端に位置させた場合には、第６
図の画素Ｘ　ｉ＋ｌ。

ｊ＋１に８を乗算シタ値、Ｘ　ｉ、ｊ　、　Ｘ　ｉ＋１
．ｊＸｉ＋２．ｊ　、　Ｘｉ、ｊ＋１　、　　Ｘｉ＋２
．ｊ＋Ｉ　、　　Ｘｉ、ｊ＋２、Ｘ　ｉ＋１．ｊ＋２　
、　Ｘ　ｉ＋２．ｊ＋２　ＬＬ：　−１を乗算した値が
出力され、これらの値が合計される。これらの９個の画
素データの値が同一である場合、すなわち画素に変化が
なく、直流成分である場合には、フィルタ８０から出力
される９個の画素データの合計値はＯとなる。したがっ
て、このようなフィルタ８０を移動させてブロックを走
査し、出力値を合計すれば、ブロックのアクティビティ
が得られる。アクティビティを求める場合の強調すべき
周波数成分に応じて、例えば第４Ａ〜４６図のフィルタ
を選択すればよい。

このアクティビティの算出においても１乗算器および除
算器を必要としない。

なお、アクティビティの算出において１次式に示すよう
、非線形の変換係数Ｔｆ１による変換を行ってもよい。

ここで変換係数ＴＯは、例えば第７図に示すように、入
力［Ｘ　（ｉ、ｊ）−ＤＣ］に対して非線形の変換を施
した出力を得るものである。このような変換を加えるこ
とによって低域周波数成分に対応するアクティビティを
大きくし、低アクティビティのブロックに対するビット
配分を相対的に増やす。これにより階調の穏やかな部分
の画質を向上させ、視覚的な画質を向上させることがで
きる。

上記のようにして、ブロックアクティビティ算出部２０
はブロックごとのアクティビティを算出し、総アクティ
ビティ算出部２６およびビット配分算出部４０へ出力す
る。

総アクティビティ算出部２６はブロックアクティビティ
算出部２０から送られるブロックごとのアクティビティ
を加算し、アクティビティの合計値を算出する。総アク
ティビティ算出部２６はアクティビティの合計値を正規
化係数設定部２２およびビット配分算出部４０へ出力す
る。

正規化係数設定部２２は総アクティビティ算出部２６か
ら人力されるアクティビティの合計値に応じて正規化係
数を設定する。正規化係数の設定は例えば図示しない記
憶部に記憶されたルックアップテーブルを用いて１例え
ば第９Ａ図および第９Ｂ図に示すような変換により行わ
れる。第９Ａ図に示す変換によれば、アクティビティの
合計値に比例して正規化係数が変化する。第９Ｂ図に示
す変換は、アクティビティの合計値の増加に対して正規
化係数の増加が少ないものであり、高精度の符号化を行
うことができる。正規化係数設定部２２はこのように設
定した正規化係数を正規化部１６へ出力する。

正規化部１６は正規化係数設定部２２から送られる正規
化係数を用いて正規化を行う。すなわち、ブロックごと
の画像データを正規化係数によって除算する６正規化に
用いられる正規化係数は、上記のようにブロックごとの
アクティビティを合計した値に基づいて設定されるから
、画像全体、すなわちすべてのブロックについて共通で
ある。

なお、この正規化は、係数切り捨てを行われた変換係数
を選択された１つの正規化係数の値αによって除算する
ことに変えて、第１０図に示すような重みテーブルＴに
格納されたデータと正規化係数αとを合わせて用いても
よい。変換係数は低域の成分がデータとして重要であり
、高域の成分は重要性が低いから、第１Ｏ図に示すよう
な重みテーブルＴは、低域の成分に小さな値を、高域の
成分に大きな値を割り当てており、このテーブルＴのデ
ータに前記の正規化係数αを乗算して得た値α・Ｔによ
り、前記の係数切り捨てを行われた変換係数を除算する
ことによって正規化を行うようにしてもよい。

また、前記正規化係数αまたはａ−Ｔによって変換係数
を除算し、正規化を行う場合に、あらかじめｌ／αまた
はｌ／（ａ−Ｔ）を求め、この値を変換係数に乗算する
ようにすれば、除算器を少なくすることができるため、
装置の規模を小さくすることができる。

正規化された変換係数は第２図に示す画素データと同様
にブロック状に配列され、第１１図に示されるように低
域成分がら順にジグザグ状にスキャンされて２次元ハフ
マン符号化部２８へ出力される。

正規化部１６の出力は、２次元ハフマン符号化部２８に
出力される６２次元ハフマン符号化部２８は、前記のよ
うにジグザグ状にスキャンされて入力される正規化され
た変換係数において零が連続することが多いため、零の
値のデータの連続する量すなわち零のラン長を検出し、
零のラン長および非零の振幅を求め、これを２次元ハフ
マン符号化する。２次元八ツマン符号化部２８からの出
力は出力端子３２へ出力されるとともに、符号量カウン
ト部４４へ送られる。

ビット配分算出部４０は、ブロックアクティビティ算出
部２０から送られるブロックごとのアクティビティと、
総アクティビティ算出部２６から送られるアクティビテ
ィの合計値を用いて、各ブロックに配分される符号化ビ
ットを算出する。各ブロックに配分される符号化ビット
とは、ブロックごとに２次元ハフマン符号化され、低域
成分から出力されるデータをどこまでで打ち切るか、す
なわち符号化されたデータを何ビットまで出力するかを
規定するビット数である。

各ブロックに配分される符号化ビットｂｉｔｌｉ、ｊ）
は、次の式で与えられる。

ｂｉｔ（ｉ、ｊｌ＝（画像全体の総ビット数ｘ　ＡＣＴ
ｆｉ、ｊｌ　／総アクティビティ）＋［前ブロックまで
の余りビットド・・＋１１ 上式において［画像全体の総ビット数」は、符号化にお
いて複数のブロックにより構成される画像全体に割り当
てられるビット数である。すなわち、ブロックごとの２
次元ハフマン符号化されたデータが低域成分から順に出
力されたときに、所定のビット数でデータの出力を打ち
切った場合に、画像全体として何ビットを割り当てるか
を表すビット数である。このビット数により圧縮符号化
され出力されるデータの量が定められる。

ＡＣＴｆｉ、ｊｌは各ブロックごとのアクティビティで
ある。総アクティビティはブロックのアクティビティの
合計値である。

したがって、上式の（画像全体の総ビット数ＸＡＣＴｆ
ｉ、ｊｌ／総アクティビティ）は、画像全体に割り当て
られるビット数を、ブロックのアクティビティの合計値
に対する各ブロックごとのアクティビティの比によって
配分するものである。

［前ブロックまでの余りビット］は、配分される符号化
ビットｂｉｔ［ｉ、ｊｌを求めようとしているブロック
の１つ前のブロックまでの余りビット、すなわち１つ前
のブロックまでに配分されたビット数と実際に符号化出
力されたビット数との差である６例えば１つ前のブロッ
クにおいて、配分されたビット数が５０ビツトであり、
実際の符号化出力されたビット数が４５ビツトであると
すれば、余りビットは５Ｏ−４５＝５ビツトである。こ
のような余りビットを加えることによってブロックごと
に配分されたビット数と実際に出力されたビット数との
差か累積するのを防止する。

ビット配分算出部４０において求められる、各ブロック
に配分される符号化ビットｂｉｔ（ｉ、ｊ）は、次の式
によってもよい。

ｂｉｔ（ｉ、ｊ）　＝　［画像全体の総ビット数／［総
アクティビティ−ΣΣＡＣＴ（ｉ、ｊｔ］・・−（２）
上式において、ΣΣｂｉｔ　（ｋ、　ｌ）は１つ前のブ
ロックまでに配分されたビット数の和を示す漸化式であ
る。したがって、［画像全体の総ビット数−−ＩＪ る総ビット数を表す。また、ΣΣＡＣＴｔｉ、ｊ）は、
１つ前のブロックまでのブロックのアクティビティの合
計値を示す６したがって、［総アクティビティ−ΣΣＡ
ＣＴＩｉ、ｊ）］は残りのブロックのアクティビティの
合計を示す。

上式によれば、残りのブロックに割り当てられる総ビッ
ト数を、残りのブロックのアクティビティの合計に対す
るそのブロックのアクティビティの比によって配分する
ものである。この式によれば、１つ前のブロックまでに
配分されたビット数および１つ、前のブロックまでのブ
ロックのアクティビティを考慮して、ブロックに配分さ
れる符号化ビットｂｉｔｆｉ、ｊ）を求めるから、前記
（１）式の場合に比較して各ブロックに配分されたビッ
ト数の合計と画像全体の総ビット数との差が少なくなる
。

各ブロックに配分される符号化ビットｂｉｔｆｉ、ｊｌ
はまた、次の式によって求めてもよい。

ｂｉｔ（ｉ、ｊ）　＝　［画像全体の総ビット数−Σ前
ブロックまでの実際の送りビット］　ｘＡＣＴ（ｉ、ｊ
）／　［ａアクティビティ−ΣΣＡＣＴｆｉ、ｊ）］・
−・（３）上式においで、Σ前ブロックまでの実際の送
りビットは、１つ前のブロックまでで実際に符号化出力
されたビット数の和を表す。したがって［画像全体の総
ビット教−Σ前ブロックまでの実際の送りビットコは、
１つ前のブロックまでで実際に符号化出力されたビット
数を考慮した、残りのブロックに割り当てられる総ビッ
ト数を表す。

したがって上式によれば、１つ前のブロックまでで実際
に符号化出力されたビット数を考慮した。残りのブロッ
クに割り当てられる総ビット数を、残りのブロックのア
クティビティの合計に対するそのブロックのアクティビ
ティの比によって配分するものである。この式によれば
、１つ前のブロックまでに実際に符号化出力されたビ・
ント数および１つ前のブロックまでのブロックのアクテ
ィビティを考慮して、ブロックに配分される符号化ビッ
トｂｉｔ（ｉ、ｊｌを求めるから、前記ｆｉｌ　（２１
式のように前ブロックまでの余りビットを考慮する必要
がない。

ビット配分算出部４０から出力される、各ブロックに配
分される符号化ビットｂｉｔ（ｉ、ｊ）は、符号化停止
判定部４２へ送られる。一方、２次元ハフマン符号化部
２８からの符号化出力は符号量カウント部４４へ出力さ
れる。符号量カウント部４４は、ブロックごとに２次元
ハフマン符号化部２８からの出力の符号量すなわち、ビ
ット数の累積をカウントする。符号量カウント部４４は
、２次元ハフマン符号化部２８から次に出力される符号
化データのビット数を加算したデータを符号化停止判定
部４２へ出力する。

符号化停止判定部４２は、符号量カウント部４４から入
力されるビット数とビット配分算出部４０から入力され
る各ブロックに配分される符号化ビットｂｉｔ（ｉ、ｊ
）とを比較する。符号量カウント部４４から入力された
ビット数がビット配分算出部４０から大力された符号化
ビットｂｉｔ（ｉ、ｊ）を越えることを検出すると、符
号化出力を停止すべき旨の信号を２次元ハフマン符号化
部２８へ出力する。これにより、２次元ハフマン符号化
部２８は符号量カウント部４４において最後に加えられ
たビット数に対応する符号化データ、すなわち次に出力
されるべき符号化データの出力を停止し、符号化出力さ
れるデータのビット数がビット配分算出部４０から人力
された符号化ビットｂｉＮｉ、ｊｌを越えないようにす
る。すなわち、符号化出力データが配分された符号化ビ
ットを越える１つ前の符号化データまででブロックのハ
フマン符号化出力を打ち切る。

符号化停止判定部４２は、さらに、配分された符号化ビ
ットと符号化出力されたデータのビット数との差、すな
わち余りビットを求め、ビット配分算出部４０へ出力す
る。ビット配分算出部４０は前記の弐ｆｉｌ　Ｆ２１に
よって配分される符号化ビットｂｉｔ　（ｉ、　ｊｌを
求める場合には、この余りビットを用いる。

２次元ハフマン符号化部２８から出力される圧縮符号化
された画像データは、出力端子３２へ送られる。出力端
子３２へ送られたデータは、図示しない伝送路へ伝送さ
れ、または磁気ディスク等の記録第１２図のフローチャ
ートを用いて本装置のビット配分に関する動作を説明す
る。

ブロックアクティビティ算出部２０においてブロックご
とのアクティビティを算出するｆ１０２Ｊ総アクティビ
ティ算出部２６においてブロックアクティビティ算出部
２０から人力されたブロックごとのアクティビティを加
算し、画像全体のアクティビティの合計値、すなわち総
アクティビティを求めろ（１０４１ 正規化係数設定部２２は、総アクティビティ算出部２６
からの総アクティビティを用いて正規化係数αを設定し
、正規化部１６へ出力する（１１２１゜正規化部１６は
この正規化係数αを用いて正規化を行う。正規化部１６
で正規化されたデータは２次元ハフマン符号化部２８へ
送られ、２次元ハフマン符号化された圧縮データがスキ
ャンされて出力される（１１４１　　２次元ハフマン符
号化部２８からの符号化出力は符号量カウント部４４へ
送られ、符号量がカウントされる（１１６１ 一方、ブロックアクティビティ算出部２０からの出力お
よび総アクティビティ算出部２６からの出力がビット配
分算出部４０へ送られ、ビット配分算出部４０において
ブロックごとのビット配分が上記のように算出される（
１０６１　、符号化停止判定部４２はビット配分算出部
４０において設定されたビット配分と符号量カウント部
４４でカウントされた符号量とを比較する（１０８１　
　カウントされた符号量のビット数が配分されたビット
数を越えることを検出すると、２次元ハフマン符号化部
２８からの符号化出力が配分されたビット数を越える１
つ前の符号までで停止される（１１０１ ２次元ハフマン符号化部２８か７らの符号化出力が停止
されると、全部のブロックについて処理が終了したか否
かが判断され（１１８）　、全部のブロックの処理が終
了している場合には圧縮符号化が終了する。全部のブロ
ックの処理が終了していない場合には次のブロックの符
号化出力に割り当てる余りビットを前記のように算出し
た後（１２０１、ステップ１０６へ戻り、次のブロック
のビット配分を算出する。

本装置によれば、上記のようにブロックごとに算出した
アクティビティの合計値、すなわち総アクティビティを
求め、これに基づいて正規化係数αを設定して正規化を
行う。したがって、正規化係数αは、符号化された画像
データが一定の量となるように設定されるから、出力デ
ータの処理が容易であり、メモリに記憶する場合に便利
である。

本装置は、総アクティビティに対するブロックごとのア
クティビティの比を基にして各ブロックの符号化出力に
配分する符号化ビットを定めている。したがって、複数
のブロックからなる画像全体に割り当てるビット数を一
定とし、各ブロックに割り当てるビット数をそのブロッ
クのアクティビティに応じて配分しているから、各ブロ
ックのデータはブロックのアクティビティに応じて有効
な符号化が行われる。すなわち高域周波数成分が多く含
まれるブロックはアクティビティが大きいため多くのビ
ットを割り当て、低域層、波数成分が多く含まれるブロ
ックはアクティビティが小さいため少ないビットを割り
当てて、それぞれのブロックに応じた符号化を行う。

また、本装置によれば、画像データを画像全体の周波数
成分に応じた正規化係数αで正規化するから、ブロック
ごとに正規化係数を設定して正規化する場合のように、
再生された画質が不安定となることもない。

さらに、ブロックごとのアクティビティの算出およびそ
の合計値の算出は、加算器とデータのシフト手段のみの
線形回路によって実現でき、乗算器および除算器を使用
する必要がないため、装置を簡易な構成とすることがで
きる。また、画像データからアクティビティを算出する
から、直交変換後のデータからアクティビティを算出す
る場合のように直交変換後のデータを蓄積するバッファ
を必要としない、なお、アクティビティの合計値から正
規化係数αを求めるルックアップテーブルは圧縮符号化
されたデータ量が一定となるような種々のものを選択す
ること″ができる。また、後述する装置のように、ルッ
クアップテーブルを用いずに、例えばアクティビティの
合計値から所定の演算によって正規化係数αを求めるよ
うにしてもよい。

また、正規化係数ａのデータを符号化された画像データ
とともに出力するようにしてもよい。このようにすれば
、再生装置においてこの正規化係数αを用いて復号を行
うことができる。

第１４図には、本発明による画像信号圧縮符号化装置の
他の実施例が示されている。

同図に示されるものは、２次元直交変換部１４からの出
力が正規化部１６の他、直流成分符号化部２８ａへ接続
され、２次元直交変換された変換係数のうち直流成分は
直流成分符号化部２８ａに送られ、変換係数の交流成分
のみが正規化部］６へ送られ、正規化される。正規化部
１６からの出力、すなわち正規化された変換係数の交流
成分は、交流成分符号化部２８ｂへ送られる。直流成分
符号化部２８ａおよび交流成分符号化部２８ｂは、第１
図の装置における２次元ハフマン符号イヒ部２８に相当
し、直流成分符号化部２８ａでは変換係数の直流成分が
、交流成分符号化部２８ｂでは変換係数の正規化された
交流成分が、それぞれ符号化される。

直流成分符号化部２８ａおよび交流成分符号化部２８ｂ
の出力はマルチプレクサ５０へ送られる。マルチプレク
サ５０は図示しない制御部からの制御信号により、直流
成分符号化部２８ａからの符号化された直流成分データ
または交流成分符号化部２８ｂからの符号化された交流
成分データを順次選択し、出力端子３２へ出力する。

この装置においては、ブロックアクティビティ算出部２
０からの出力はハイリミッタ４６により最大値を制限さ
れる。このようにブロックごとのアクティビティの最大
値を制限することにより、アクティビティの非常に大き
なブロックのアクティビティ値を制限し、装置の規模の
増大を防ぐことができる。ブロックアクティビティ算出
部２０からの出力はハイリミッタ４６により最大値を制
限された後、総アクティビティ算出部２６に入力される
。

総アクティビティ算出部２６は第１図の装置と同様に、
ブロックアクティビティ算出部２０から送られるブロッ
クごとのアクティビティを加算し、総アクティビティを
算出する。総アクティビティ算出部２６からの出力はロ
ーリミッタ４８により最小値を制限される。このように
総アクティビティの最小値を制限することにより、後述
する配分ビット数の最大値を制限する。

なお、ハイリミッタ４６およびローリミッタ４８は場合
によっては省略してもよい。

総アクティビティ算出部２６からの出力は正規化、係数
設定部２２の乗算器２２ａに送られる。乗算器２２ａは
総アクティビティ算出部２６から入力される総アクティ
ビティのデータ（総ＡＣＴ　）に所定の係数Ｋｌを乗算
し、Ｋ１・総ＡＣＴを算出する。乗算器２２ａの出力は
加算器２２ｂへ送られ、加算器２２ｂにおいて所定の係
数に２を加算され、 Ｋｌ・総ＡＣＴ’　＋　Ｋ　２ が算出される。正規化係数設定部２２はこのように係数
Ｋｌおよびに２を用いて、総アクティビティから正規化
係数αを設定し、正規化部１６へ出力する。

総アクティビティ算出部２６からの出力はまた、ビット
配分算出部４０の除算器４０ａに送られる。除算器４０
ａには、交流成分ビット数記憶部４０ｃから「総ビット
−ＤＣビット」が入力される。ここで、「総ビット」は
正規化された変換係数全体の符号化に割り当てられるビ
ット数、「ＤＣビット」は変換係数の直流成分の符号化
に割り当てられるビット数である。したがって、「総ビ
ット−ＤＣビット」は正規化された変換係数の交流成分
の符号化に割り当てられるビット数を表す、除算器４０
ａは、交流成分ビット数記憶部４０ｃからの「総ピッ１
−−ＤＣビット」を、総アクティビティ算出部２６から
送られる総アクティビティのデータによって除算する。

これにより、 ［総ビット−ＤＣビット］／総アクティビティが算出さ
れる。

除算器４０ａからの出力は、乗算器４０ｂに送られる６
乗算器４０ｂにはまた、ブロックアクティビティ算出部
２０から各ブロックごとのアクティビティデータが入力
される０乗算器４０ｂは除算器４０ａから入力される、 ［総ビット−ＤＣピットコ／総アクティビティに、ブロ
ックアクティビティ算出部２０から入力される各ブロッ
クごとのアクティビティを乗算し、［総ビット−ＤＣビ
ット１　・ブロックアクティビティ／総アクティビティ
を算出する。これにより、総アクティビティに対する各
ブロックのアクティビティの比によって［総ビット−Ｄ
ＣＣピットすなわち交流成分の符号化に割り当てられる
ビット数を配分し、各ブロックごとの交流成分の符号化
に割り当てられるビット数を求める。乗算器４０ｂから
の出力は符号化停止判定部４２へ出力される。

この装置においては、交流成分符号化部２８ｂからの出
力が符号量カウント部４４へ出力される。符号量カウン
ト部４４は、交流成分符号化部２８ｂにおいて符号化さ
れた交流成分の符号量をカウントし、符号化停止判定部
４２へ出力する。符号化停止判定部４２は符号量カウン
ト部４４でカウントされた符号量と乗算器４０ｂで割り
当てられたビット数とを比較し、カウントされた符号量
のビット数が配分されたビット数を越えることを検出す
ると、交流成分符号化部２８ｂからの符号化出力は、配
分されたビット数を越える１つ前の符号までで停止され
る。

このように本実施例によれば、２次元直交変換された変
換係数は直流成分と交流成分とに分けられる。直流成分
のデータは直流成分符号化部２８ａへ送られて符号化さ
れ、直流成分の符号化データ量は一定のため、ビット数
を制限されることなく、マルチプレクサ５０へ出力され
る。一方、交流成分のデータは各ブロックのアクティビ
ティに応じた正規化係数によって正規化された後、交流
成分符号化部２８ｂで符号化され、各ブロックのアクテ
ィビティに応じて割り当てられたビット数によって出力
されるビット数を制限される。ビット数の割り当ては、
交流成分ビットを各ブロックのアクティビティに応じて
割り当てている。このように、総ビット数から直流成分
に割り当てるビット数を減算した交流成分に割り当てる
ビット数を、各ブロックのアクティビティに応じて配分
しているから、交流成分の符号化出力のビット数を適切
に設定することができる。

この実施例におＧでも、前記正規化係数αまたはα・Ｔ
によって変換係数を除算し正規化を行う場合に、あらか
じめ１　／　ａまたはｌ／（ａ−Ｔ）を求め、この値を
変換係数に乗算するようにすれば、除算器を少なくする
ことができるため、装置の規模を小さ（することができ
る。

上記の各実施例においては１画像を構成する画素データ
からブロックごとのアクティビティを算出しているが、
２次元直交変換部１４により直交変換された変換係数の
データをブロックアクティビティ算出部２０へ人力し、
変換係数のデータを用いて次式によりアクティビティを
算出してもよい。

但し１ｉ＝ｊｊ≠０である。

また、次式のように直交変換された変換係数に重みをか
けてアクティビティを算出してもよい。

この重みＷ　ｆｉｉ、ｊｕｌ　は、前記の画素からアク
ティビティを算出する場合の重みＴｔｌと同様に、例え
ば低域周波数成分の多く含まれるブロックのビット配分
を増やし、画質を向上させるものである。

さらに、ブロックアクティビティ算出部２０においてブ
ロックごとのアクティビティを算出する場合に、求めら
れたブロックのアクティビティＡＣＴ　ｆｉ、　ｊｌを
次式のようにリミッタ変換Ｔ１を施してもよい。

ＡＣＴ’（ｉ、ｊｌ　＝ＴＩ（ＡＣＴｆｉ、ｊｌｌこの
ような変換によって、ブロックのアクティビティＡＣＴ
（ｉ、ｊ）は第８図に示すように所定の閾値、例えば２
０４８でリミットされる。このようにアクティビティＡ
ＣＴｆｉ、ｊｌの上限を制限することによって、画像全
体の総アクティビティのビット数を少なくすることがで
きる。

なお、入力される画像データがカラー画像信号の場合、
圧縮符号化は輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ
−Ｙについてそれぞれ行われる。この場合の符号化出力
のビット数の割り当てについて第１３図のフローチャー
トによって説明する。

まず、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−Ｙの
それぞれについて、前記と同様にブロックごとのアクテ
ィビティを求め（２０２１、これらを加算して、輝度信
号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−Ｙからなる画像デ
ータ全体の総アクティビティを求める（２０４１゜総ア
クティビティに対する輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ
　、　Ｂ−Ｙのアクティビティの比に基づき前記と同様
にして、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−Ｙ
のブロックに対するビットの配分を算出するｆ２０６１ 総アクティビティに基づき、画像全体の正規化係数ａを
算出するｆ２１２１　　この正規化係数αによって、最
初に輝度信号Ｙの圧縮符号化を行い、符号化されたデー
タを出力する（２１４１゜符号化出力のビット数をカウ
ントしく２１６１　、輝度信号Ｙの各ブロックに割り当
てられたビット配分と符号化出力のビットとを比較しく
２０８）　、符号化出力のビットが輝度信号Ｙの各ブロ
ックに配分されたビットを越えることを検出した時、前
記と同様にその１つ前の符号までで出力を停止する＋２
１０１全ブロツクの処理が終了したか否かの判断を行い
（２１８）　、この場合には色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−
Ｙの処理が残っているから、輝度信号Ｙの符号化におい
て余ったビットを算出しく２２０１　、ステップ２０６
へ戻って色差信号Ｒ−Ｙの各ブロックに割り当てられる
ビット配分に加える。

このように余りビットを加えられたビット配分によって
１次に色差信号Ｒ−Ｙの圧縮符号化を行う（２１４）　
、符号化出力をカウントしく２１６）　、輝度信号Ｙの
余りビットを加えて算出された色差信号Ｒ−Ｙの各ブロ
ックに割り当てられたビット配分と符号化出力のビット
とを比較しく２０８１　、符号化出力のビットが配分さ
れたビットを越えることを検出した時、前記と同様にそ
の１つ前の符号までで出力を停止するｆ２１０）　　さ
らに色差信号Ｒ−Ｙの符号化において余ったビットを算
出しく２２０１　、色差信号Ｂ−Ｙの各ブロックに割り
当てられるビット配分に加える（２０６） 同様にして余りビットを加えられたビット配分によって
、色差信号Ｂ−Ｙの圧縮符号化を行う（２１４１、前記
と同様に配分されたビットを越える１つ前で符号化出力
を停止する（２１０）このようにしてカラー画像信号の
圧縮符号化が行われる。

このようにカラー画像信号の圧縮符号化において、輝度
信号Ｙの符号化に配分されたビットの余りを色差信号Ｒ
−Ｙの符号化に使用し、色差信号Ｒ−Ｙの符号化に配分
されたビットの余りを色差信号Ｂ−Ｙの符号化に使用す
ることにより、カラー画像信号の圧縮符号化において符
号化データの出力を一定の量とすることができる。また
、輝度信号Ｙの符号化に配分されたビットの余りを色差
信号の符号化に使用しているから、色差信号の情報量を
多くすることができ、色のデータを高画質で出力するこ
とができる。

また、この場合に、圧縮符号化されたデータは輝度信号
Ｙが先に出力され、記録媒体に先に記録されるから、輝
度信号Ｙの符号化されたデータの長さが可変であっても
輝度信号Ｙの記録されるアドレスが固定されるため、記
録媒体からの輝度信号Ｙの検索に有利である。

なお、第１３図のフローチャートの動作と反対に１色差
信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−Ｙの符号化処理を先に行い１色差
信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−Ｙの符号化において余ったビット
を輝度信号Ｙの符号化において配分されるビットに加え
るようにしてもよい。このようにした場合にも、カラー
画像信号の圧縮符号化において符号化データの出力を一
定の量とすることができる。また、色差信号Ｒ−Ｙ　、
　Ｂ−Ｙの符号化処理において余ったビットを輝度信号
Ｙの符号化において配分されるビットに加えているから
、輝度信号Ｙの情報量を多くすることができ、色情報の
少ない白黒画像に近い画像データを高画質で出力するこ
とができる。

効　　果 本発明によれば、圧縮符号化装置は、直交変換後の正規
化においてブロックのアクティビティの合計値から正規
化係数を設定し正規化を行っている。したがって、画像
の周波数成分に応じた圧縮符号化を行い、符号化された
データ量を一定とすることができる。

しかも、アクティビティの合計値に対する各ブロックの
アクティビティによって各ブロックの符号化出力のデー
タ量を制限するから、それぞれのブロックは周波数成分
に応じたデータ量で出力することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例を示すブロック図、 第２図は、ブロックを構成する画素データの例を示す図
、 第３図は、ブロックのサブブロックへの分割を示す図、 第４Ａ図〜第４Ｃ図は、アクティビティの算出に使用さ
れるフィルタの例を示す図。 第５図は、フィルタによるアクティビティの算出方法を
示す図、 第６図は、ブロックを構成する画素データの例を示す図
、 第７図は、ブロックのアクティビティの算出において行
われる変換の例を示す図、 第８図は、ブロックのアクティビティの変換例を示す図
、 第９Ａ図および第９Ｂ図は、アクティビティの合計値を
正規化係数に変換するルックアップテーブルの例を示す
図、 第１Ｏ図は、重みテーブルデータの例を示す図、 第１１図は、ランレングスおよび非零の振幅の符号化を
行う順序を示す図、 第１２図は、第１図の装置のビット配分に関する動作を
示すフローチャート、 第１３図は、カラー画像信号のビット配分に関する動作
を示すフローチャート、 第１４図は、本発明による画像信号圧縮符号化装置の他
の実施例を示すブロック図である。 主要部　の符号の説明 ２次元直交変換部 正規化部 ブロック７′クテイ 正規化係数設定部 、総アクティビティ算出部 ２次元ハフマン符号化部 直流成分符号化部 交流成分符号化部 ビット配分算出部 交流成分ビット数記憶部 符号化停止判定部 符号量カウント部 マルチプレクサ ビティ算出部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つの画面を構成するディジタル画像データを複数
   のブロックに分割して各ブロックの画像データについて
   ２次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮符号化装置に
   おいて、該装置は、 前記複数のブロックに分割されたデジタル画像データを
   ２次元直交変換する直交変換手段と、該直交変換手段に
   より直交変換されたデータを正規化する正規化手段と、 該正規化手段により正規化されたデータを符号化する符
   号化手段と、 前記分割されたブロックごとの画像データのアクティビ
   ティを算出するブロックアクティビティ算出手段と、 該ブロックアクティビティ算出手段により算出されたブ
   ロックごとのアクティビティを加算するアクティビティ
   加算手段と、 前記ブロックアクティビティ算出手段により算出された
   前記ブロックごとのアクティビティと前記アクティビテ
   ィ加算手段により算出された前記アクティビティの合計
   値との比から前記ブロックごとに配分される符号化デー
   タ量を算出する符号化データ量配分手段と、 該符号化データ量配分手段からの出力に応じて前記符号
   化手段からの出力データ量を制限する符号化出力制御手
   段とを有し、 前記符号化出力制御手段は、前記符号化データ量配分手
   段から出力される前記ブロックごとに配分される符号化
   データ量と、前記符号化手段からの出力データ量とを比
   較し、前記符号化手段からの出力データ量が前記ブロッ
   クごとに配分される符号化データ量の範囲内となるよう
   に前記符号化手段からの出力データ量を制限することを
   特徴とする画像信号圧縮符号化装置。 ２、請求項１に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとのア
   クティビティと前記アクティビティの合計値との比を前
   記画像データ全体の符号化データ量に乗算し、さらに先
   に符号化されたブロックの余りデータ量を加算すること
   により前記ブロックごとに配分される符号化データ量を
   算出することを特徴とする画像信号圧縮符号化装置。 ３、請求項１に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記画像データ全体の
   符号化データ量からすでに符号化出力されたブロックの
   符号化出力のデータ量を減算した値に、前記ブロックご
   とのアクティビティと前記アクティビティの合計値との
   比を乗算することにより前記ブロックごとに配分される
   符号化データ量を算出することを特徴とする画像信号圧
   縮符号化装置。 ４、請求項１に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとのア
   クティビティと前記アクティビティの合計値との比を、
   前記直交変換されたデータの交流成分データの符号化デ
   ータ量に乗算することにより前記ブロックごとに配分さ
   れる交流成分データの符号化データ量を算出することを
   特徴とする画像信号圧縮符号化装置。 ５、請求項４に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとに配
   分される交流成分データの符号化データ量に、先に符号
   化されたブロックの交流成分データの余りデータ量を加
   算することにより前記ブロックごとに配分される交流成
   分データの符号化データ量を算出することを特徴とする
   画像信号圧縮符号化装置。 ６、請求項４に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記直交変換されたデ
   ータの交流成分データの符号化データ量からすでに符号
   化出力されたブロックの交流成分データの符号化出力の
   データ量を減算した値に、前記ブロックごとのアクティ
   ビティと前記アクティビティの合計値との比を乗算する
   ことにより前記ブロックごとに配分される交流成分デー
   タの符号化データ量を算出することを特徴とする画像信
   号圧縮符号化装置。