JPH02308673A - 画像データ符号化方式 - 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】 ［概要］ 本発明は、直交変換により符号化されたデータを階層的
に画像が再現できるように格納する画像データ符号化方
式に関し、 符号データを効率良く作成することを目的とし、複数画
素で構成されるブロック毎に各画素の２次元離散コサイ
ン変換により量子化係数を求め、この量子化係数を有効
係数と無効係数で２値化し、ブロック毎の同一位置にあ
る２値データを隣接するブロック順に接続して符号化す
るように構成する。

［産業上の利用分野コ 本発明は、多値画像の符号データ格納方式に関し、特に
直交変換により符号化されたデータを階層的に画像に復
元できるように格納する符号データ格納方式に関する。

数値データに比べて情報量が桁違いに大きい画像データ
、特に、中間調画像やカラー画像のデータを蓄積し、あ
るいは、高速、高品質で伝送するためには、画素毎の階
調値を高能率に符号化する必要がある。

またデータベース検索等においては、受信者が早い時期
から画像の概略を認識できるように、粗い画像から高品
質画像へと段階的に画質が向上する階層的復元が望まれ
ている。

［従来の技術］ 従来、画像データの高能率な圧縮方式として、例えば適
応離散コサイン変換符号化方式がある。

適応離散コサイン変換符号化方式（ＡｄａｐｔｉｖｅＤ
ｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏ５１ｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏ「ｍ　
　以下、略してｒＡ　Ｄ　ＣＴＪと称する）について次
に説明する。

ＡＤＣＴ方式は、画像を例えば８×８画素からなるブロ
ックに分割し、各ブロックの画信号を２次元離散コサイ
ン変換（以下、ｒＤＣＴＪと称する）により空間周波数
分布の係数に変換し、視覚に適応した閾値で量子化し、
求まった量子化係数を統計的に求めたハフマン・テーブ
ルにより符号化するものである。

第１０図に示すＡＤＣＴの基本ブロック図に従って、符
号化動作を詳細に説明する。

まず画像を第４図に示す８×８画素からなるブロックＡ
、　　Ｂ、　　・・・、Ｎに分割し、ブロックＡを端子
５１からＤＣＴ変換部５２に入力する。ＤＣＴ変換部５
２では、入力された画信号をＤＣＴにより直交変換して
第５図に示す空間周波数分布の係数に変換し、線形量子
化部５３に出力する。

線形量子化部５３では、入力されたＤＣＴ係数を、視覚
実験により決められた第６図に示す閾値で構成する量子
化マトリツクス５４により線形量子化する。この量子化
の結果、第７図に示すように、閾値以下のＤＣＴ係数は
０となり、ブロック左上隅のＤＣ成分と僅かのＡＣ成分
のみが値を持つ量子化係数が生成される。

このように２次元的に配列された量子化係数は、第１１
図に示すジグザグスキャンにより１次元に変換されて可
変長符号化部５５に入力される。可変長符号化部５５は
、各ブロック先頭のＤＣ成分と前ブロックのＤＣ成分と
の差分を可変長符号化する。ＡＣ成分については有効係
数（値が０でない係数）の値とそこまでの無効係数（値
がＯの係数）のランの長さを可変長符号化する。ＤＣ，
ＡＣの各成分は、画像ごとの統計量をもとに作成するハ
フマン・テーブルで構成する符号表５６を用いて符号化
され、符号データ格納部５６に格納される。

一方、符号データ格納部５６に格納された符号データは
以下の方法により画像に復元される。

階層的に画像を復元する場合は、各ステージ毎に復元す
る符号データの１ブロツク当たりの個数をあらかじめ指
定しておき、指定した個数の符号データを量子化係数に
復元することで、ブロック内の量子化係数を低周波側か
らいくつかのステージに分割し、各ステージ毎に分割し
て復元した量子化係数と、以前のステージで復元された
量子化係数と併せるとともに、未受信の量子化係数はす
べてＯとして１ブロツクを構成し、逆ＤＣＴ変換を行な
うことにより、階層的に画像を復元する。

このような階層復元により、初期のステージの量子化係
数は主に低周波成分から成るため、これを復元すること
で大まかな画像が復元される。また、後段のステージで
は高周波成分に対応する量子化係数であるので、これを
復元することでより精細な画像が復元される。

このような階層復元に対応できる符号データ格納方式と
しては、例えば文献「昭和６３年電子情報通信学会秋期
全国大会予稿Ｄ−７２Ｊに記載される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の符号データ格納方式に
あっては、低周波部分のように有効係数が集中して有効
係数が隣接している場合にも、有効係数の隣接に対応し
たランの長さ“０”を示すため最低１ビツトの符号デー
タが必要であり、符号量が増加する欠点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、階層的な画像復元を可能とする符号データを効率
良く作成する画像データ符号化方式を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、原画像をそれぞれが複数の画素からなる
複数のブロックに分割して得られる各ブロック毎に、該
ブロック内の前記複数の画素の階調値を２次元離散コサ
イン変換（ＤＣＴ）ｌ、て得られた変換係数を量子化し
、得られた量子化係数を符号化する画像データ符号化方
式を対象とする。

このような画像データ符号化方式につき本発明にあって
は、量子化係数を２値化する２値化手段８と；該２値化
手段８により２値化された２ブロック以上にわたる２値
データを格納可能な２値データ格納手段１１と；該２値
化データ格納手段１１内のデータを可変長符号化する第
１の符号化手段１２と；前記量子化係数が零でない係数
のみを２ブロック以上にわたり格納可能な係数格納手段
９と；該係数格納手段９内の係数データを可変長符号化
する第２の符号化手段１０と；を設けたものである。

ここで、第２の符号化手段１０による係数データの可変
長符号化は、ブロック毎に２次元に配列された量子化係
数の同一位置の係数を、隣接するブロック順に接続して
符号化する。

また第１の符号化手段１２による２値データの可変長符
号化も、同様に、ブロック毎に２次元に配列された２値
データを、同一位置の２値データ毎に隣接するブロック
順に接続して符号化する。

［作用］ このような構成を備えた本発明の画像データ符号方式に
よれば、まず縦横ｍｘｍ画素でなるｎ個のブロックを１
ブロツクラインとする画像データについて、各ブロック
毎に画素の空間周波数分布の係数に変換した後に量子化
用の閾値との大小関係を比較し、閾値以下の係数を“０
”　（無効係数）とし、閾値よりも大きい係数をそのま
まの値（有効係数）として残すことにより第１図（ｂ）
に示す量子化係数を求める。

この第１図（ｂ）に示す量子化係数につき有効係数には
“１″、無効係数には“０”の識別用の２値データを割
り当てることにより第１図（ｃ）に示す２値データを求
め、２値データを参照することで有効係数の位置を特定
可能とする。

ＤＣＴの場合、空間周波数に変換された値は、一般に低
周波（各ブロックの左上部分）から高周波（各ブロック
の右下部分）に進むにつれて、画質への寄与が少なくな
り無効係数が大きくなる。

従って、画像の端部のブロックＡからブロックＢ、・・
・と順にブロック内の同じ位置（次数）の係数を選び、
隣接ブロック（ブロックＡに対してブロックＢ）の該係
数と接続して符号化した場合、第１図（ｂ）のように低
次の部分に有効係数が集中し、高次の部分では無効係数
が多くなる。

そこで、第１図（Ｃ）の２値データの符号化については
、第１図（ｄ）に示すようなブロック内の同一位置をブ
ロック順に続出走査して接続することで、１０″の部分
及び“１″の部分がそれぞれ連続したデータとなり、こ
の２値データに対し公知のＭＭＲ符号化法を用いること
により、有効係数の位置情報を効果的に圧縮できる。

同様に第１図（ｂ）の零でない量子化係数についても同
図（ｄ）の走査順に従った続出接続することによりより
符号化して２値データとの対応をもたせる。

［実施例コ 第２図は本発明の符号化部の一実施例を示した実施例構
成図である。

第２図において、１は画像データの入力端子、２はバッ
ファメモリ、３は２次元離散コサイン変換を行なうＤＣ
Ｔ変換部、４は線形量子化部であり、線形量子化部４に
よって本発明の符号化対象となる量子化係数が得られる
。

線形量子化部４からのＤＣ成分はＤＣ成分差分処理部５
、ＤＣ係数格納部６及び符号化部７により符号化される
。

以上の構成は従来方式と同じであるが、これに加えて本
発明にあっては、線形量子化部４で得られた量子化係数
のＡＣ成分を符号化するため、２値化手段としての２値
データ作成部８．２値データ格納部１１、第１の符号化
手段としてのＭＭＲ符号化部１２、ＡＣ係数格納部９及
び第２の符号化手段としての符号化部１０が設けられる
。

符号化部７，１０．１２の出力はマルチプレクサ１３を
介して出力される。

次に、第２図の符号化部の動作処理を８×８画素で１ブ
ロツクを構成し、このブロックｎ個テ１ブロックライン
とした場合を例にとって説明する。

まず、入力端子１から入力された画像データはバッファ
メモリ２に格納される。バッファメモリ２内の画像の階
調値は第４図に示す値をもち、第４図に示す１ブロツク
ラインのブロックＡ、　　Ｂ。

・・・Ｎの１ブロツク分ずつＤＣＴ変換部３に読み出さ
れてＤＣＴ変換（２次元離散コサイン変換）され、第５
図に示す空間周波数に変換される。

ＤＣＴ変換部３により空間周波数に変換された１ブロツ
ク分の画像データは、線形量子化部４で予め設定されて
いる、例えば第６図に示す視覚に対応した閾値を用いて
量子化され、第７図に示す量子化係数が得られる。

第７図に示す量子化係数の中のブロック左上隅のＤＣ成
分は、ＤＣ成分差分処理部５において前ブロックのＤＣ
成分との差分処理が施され、ＤＣ成分そのものの値では
なく差分値としてデータ圧縮を行なってＤＣ係数格納部
６に格納される。この実施例にあっては、１ブロツクラ
イン分のＤＣ差分値がＤＣ係数格納部６に格納されるた
め、ＤＣ係数格納部はｎブロック部のＤＣ差分値を格納
するに充分な容量を有することとなる。

ＤＣ係数格納部６に格納されたＤＣ成分差分値は符号化
部７により可変長符号化され、マルチプレクサ１３を介
して後の説明で明らかにする復元装置側に送出される。

一方、線形量子化部４で得られた第７図に示す量子化係
数の内のＡＣ成分は２値データ作成部８に与えられ、２
値データ作成部８で第６図に示した閾値以上となる有効
係数に１を割り当て、また閾値未満となる無効係数にＯ
を割り当てることにより第９図に示すように２値化して
２値データ格納部１１に格納する。

同時にＡＣ成分のうちの有効係数については第７図に示
された量子化された有効係数の値のみをＡＣ係数格納部
９に格納する。

ここで２値データ格納部１１に対する２値データ作成部
８からの２値データの格納は、第８図に示す順序に従っ
て格納する。即ち、ブロック毎に２次元配列された２値
データを同一位置の２値データ毎に隣接するブロック順
に並ぶように走査して格納するようになる。この結果、
任意のｉ番目のブロックの各係数が有効係数であるか無
効係数であるかを示す２値データは、ブロックＡ−Ｎの
同じ周波数の係数（ブロック内の同一位置の係数）を格
納したメモ、す内でｉ番目に格納されることになる。

ここでＤＣＴの場合空間周波数に変換された値は一般に
低周波（各ブロックの左上部分）から高周波（各ブロッ
クの右下部分）に進むにつれて画質への寄与が少なくな
り無効係数が多くなる。従って、画像の端部のブロック
ＡからブロックＢ。

・・・と順にブロック内の同じ位置（次数）の係数を選
び、隣接ブロックの同じ位置の係数と接続して符号化し
た場合、最初の低次の部分には有効係数が集中し、後半
の高次の部分には無効係数が多くなる。その結果、第８
図に従って２値データ格納部１１に格納された２値デー
タは前半が有効係数を示す“１”の連続であり、後半が
無効係数を示す“０”の連続となる。

２値データ格納部１１に格納された２値データはＭＭＲ
符号化部１２において公知のＭＭＲ符号化法により可変
長符号化され、マルチプレクサ。

１３を経て後の説明で明らかにする復元装置に送出され
る。このＭＭＲ符号化において、２値データは前半の“
１”の連続部分と後半の“０”の連続部分を持つにすぎ
ないため、有効係数及び無効係数の位置を示す２値デー
タを効果的に圧縮することができる。

一方、２値データ作成部８からＡＣ係数格納部９に対す
る有効ＡＣ係数の格納についても、第８図の順番に従っ
た走査により有効係数のみを順に格納する。ＡＣ係数格
納部９に格納されたＡＣ係数は符号化部１０により可変
長符号化され、マルチプレクサ１３を経て復元装置に送
出される。

ここで第２図の符号化部に設けたマルチプレクサ１３に
よる符号化データの送出順序は、ＤＣ係数符号化データ
、２値データ、ＭＭＲ符号化データ及びＡＣ係数符号化
データの順となる。

第３図は本発明の復号化部の実施例構成図であり、入力
端子２１からの符号化データ、即ち第２図のマルチプレ
クサ１３からの符号化データを格納スるバッファメモリ
２２、デマルチプレクサ２３、ＤＣ係数復号化部２４、
ＭＭＲ復号化部２５．２値データ格納部２６、ＡＣ係数
復号化部２７、係数格納部２８、ＤＣＴ逆変換処理部２
つ及び画像再構成部３０を備える。

この第３図の復号化部による復号処理は、まず端子２１
から受信した第２図の符号化部からの符号化データをバ
ッファメモリ２２に格納する。次にＤＣ係数符号化デー
タをバッファメモリ２２からデマルチプレクサ２３を経
てＤＣ係数復号化部２４に読出し、ＤＣ係数の可変長デ
ータを復元してＤＣ差分値をもとのＤＣ位置に戻し、Ｄ
Ｃ係数復号化部２４で復号されたＤＣ係数は係数格納部
２８に先頭から格納される。

次にバッファメモリ２２からデマルチプレクサ２３を経
て２値データＭＭＲ符号化データをＭＭＲ復号化部２５
に読出して２値データに復元し、２値データ格納部２６
に先頭から格納する。

この２値データの復元後、ＡＣ係数符号化データをデマ
ルチプレクサ２３を経てバッファメモリ２２からＡＣ係
数復号化部２７に読出す。ＡＣ係数復号化部２７ではＡ
Ｃ係数を復元すると共に２値データ格納部２６を先頭か
ら読出し、２値データの復元値が“１”の場合には復元
したＡＣ係数を係数格納部２８内のＡＣ係数部に格納す
る。一方、復元した２値データが”０”の場合には対応
するＡＣ係数格納部に“０”を格納する。

以下、これらの処理を繰り返してＡＣ係数を復元し、係
数格納部２８のＡＣ係数部分に格納する。

ＡＣ成分復元終了後、第８図に示した係数の走査順序に
従って各ブロックＡ−Ｎの係数を第７図のブロックＡに
対応する値から順に読出し、ＤＣＴ逆変換処理部２９で
各画素の階調値に復元して画像再構成部３０で画像に復
元する。

尚、上記の実施例にあっては、１ブロツクラインを処理
単位とした場合を例にとるものであったが、本発明はこ
れに限定されず、１画面を処理単位として処理を行なっ
ても良いことは勿論である。

またＡＣ係数の復元後、ＤＣＴ逆変換処理を行なって画
像を再構成する場合を示したが、ＤＣ成分のみあるいは
任意の次数のＡＣ成分までを復元後、ＤＣＴ逆変換を行
なって画像を再構成することで粗い段階の画像を再構成
することも可能である。

更に、画像再構成後に継続してＡＣ係数の復元を継続し
、再度ＤＣＴ逆変換を行なって画像を再構成する処理を
繰り返すことも可能であり、この処理により画像を階層
的に復元表示することができる。

［発明の効果コ 以上説明してきたように本発明によれば、ブロック内の
ＡＣ係数が有効係数か無効係数かを示す２値データを作
成し、この２値データをブロック内の同一位置につき複
数のブロックを順次接続する形で読出して符号化し、一
方、ＡＣ係数の有効係数のみを２値データの符号化部と
同じ順番で符号化することにより、従来に比べ少ない符
号量で階層的復元を可能とする効率の良い画像データの
符号化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図； 第２図は本発明の符号化部の実施例構成図；第３図は本
発明の復号化部の実施例構成図；第４図は本発明の画像
データの階調値側説明図；第５図は本発明の画像データ
のＤＣＴ係数説明図第６図は本発明のＤＣＴ係数に関す
る閾値説明図第７図は本発明の量子化後の係数説明図；
第８図は本発明の量子化係数走査順序の説明図；第９図
は本発明の２値データ説明図； 第１０図は従来のＡＤＣＴ方式符号化回路の構成図； 第１１図は従来の量子化係数の走査順序説明図である。 図中、 １．２１：入力端子 ２．２２：バッファメモリ ３：ＤＣＴ変換部 ４：線形量子化部 ５：ＤＣ成分差分処理部 ６：ＤＣ係数格納部 ７：符号化部 ８：２値データ作成部（２値化手段） ＋　　　９：ＡＣ係数格納部（係数格納手段）：　　１
０：符号化部（第２の符号化手段）１１：２値データ格
納部 １２　：ＭＭＲ符号化部（第１の格納手段）１３：マル
チプレクサ（ＭＰＸ） ２３：デマルチプレクサ（ＤＭＰＸ） ２４：ＤＣ係数復号化部 ２５：ＭＭＲ復号化部 ２６：２値データ格納部 ２７：ＡＣ係数復号化部 ２８：係数格納部 ２９：ＤＣＴ逆変換化処理部 ３０：画像再構成部 ＮＪ！Ｉ・トート　　　　　　　　　　と７虻を頌テ（
７°ロン７Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　７
゛ロツ７Ｂ疏明の２１画 第９ テ゛−７占充日門トａ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像をそれぞれが複数の画素からなる複数のブ
   ロックに分割して得られる各ブロック毎に、該ブロック
   内の前記複数の画素の階調値を２次元離散コサイン変換
   して得られた変換係数を量子化し、得られた量子化係数
   を符号化する画像データ符号化方式に於いて、 前記量子化係数を２値化する２値化手段（８）と； 該２値化手段（８）により２値化された２ブロック以上
   にわたる２値データを格納可能な２値データ格納手段（
   １１）と； 該２値データ格納手段（１１）内のデータを可変長符号
   化する第１の符号化手段（１２）と、前記量子化係数の
   中の零でない係数のみを２ブロック以上にわたり格納可
   能な係数格納手段（９）と； 該係数格納手段（９）内の係数データを可変長符号化す
   る第２の符号化手段（１０）と； を有することを特徴とする画像データ符号化方式。
2. （２）請求項１記載の画像データ符号化方式に於いて、 前記第２の符号化手段（１０）は、前記ブロック毎に２
   次元に配列された前記量子化係数の同一位置の係数を、
   隣接するブロック順に接続して符号化することを特徴と
   する画像データ符号化方式。
3. （３）請求項１記載１記載の画像データ符号化方式にお
   いて、 前記第１の符号化手段（１１）は、前記ブロック毎に２
   次元に配列された２値データを、同一位置の２値データ
   毎に隣接するブロック順に接続して符号化することを特
   徴とする画像データ符号化方式。