JPH0265393A - 画像データの符号化方法 - 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ｆり用分野〉 この発明は、効率良く画像データを圧縮できる画像デー
タの符号化方法に関する。

〈従来の技術〉 ２次元フルカラー静止画像は膨大な情報債をもっている
。ところが、この画像データには大きな冗長性があり、
この冗長性を抑制することによって画像データを圧縮す
ることが可能である。このような画像圧縮方式の一つと
して、赤（Ｒ）　、緑（Ｇ）。

青（Ｂ）データからなる画像データをＮＴＳＣ規格の輝
度信号（Ｙ）と色信号（Ｉ、Ｑ）からなるデータに変換
するＮＴＳＣ方式がある。このＮＴＳＣ方式の変換によ
り、ＲＧＦ’３系では色成分間の相関か高いことによる
大きな冗長性が、ＹＩＱ系では輝度と色という直交系を
用いるために大幅に削減できる。また、人間の視覚特性
から、ＹＩＱ系では輝度信号（Ｙ）に比較して色信号（
１、Ｑ）は精度がかなり低くても目立たないため、色信
号（Ｔ、Ｑ）を粗＜　Ｆｊ量子化し、全体の符号ｆｆｉ
を少なくすることが可能である。

従来、上記ＮＴＳＣ方式を実現する画像データ符号化再
生装置として第６図に示すようなものがある。この画像
データ符号化再生装置の画像人力装置１から入力された
Ｒ、Ｇ、Ｈのディノタルデータは、ＹＩＱ変換回路２で
Ｙ、Ｉ、Ｑのディジタルデータにデータ変換される。そ
の際の変換式は次式（＋）で表わされる。

Ｙ、Ｉ、Ｑディジタルデータに変換された画像データは
量子化回路３で量子化され、符号化回路４で符号化され
て記録再生装置５に記憶される。次に、この記憶再生装
置５に記憶された符号化データに基づいて画像を再生す
る場合には、記憶再生装置５から読み出された符号化デ
ータは復号化回路６で復号化され、得られたＹ、Ｉ、Ｑ
ディジタルデータはＲＧＢ変換回路７でＹＩＱ系からＲ
ＧＢ系・＼データ変換される。その際の変換式は次式（
２）で表わされる。

このようにして、ＲＧＢ系に変換された画像データに従
って、再生画像が画像表示装置８に表示される。

〈発明が解決しようとする課題〉 画像データとして表現可能なＹ、Ｉ、Ｑデータの値には
次のような制限がある。すなわち、Ｒ，ＣＢデータがＮ
ビットで表わされている場合、ＲｌＧ、Ｉ３の取り得る
値はＯ≦Ｒ，Ｇ、Ｂ≦２Ｎ−１である。したかって、上
記式（１）からＹ、Ｉ　、Ｑの取り得る最大範囲は、０
≦Ｙ≦２Ｎ−１１１１≦［０，５９６ｘ（２Ｎ−１）］
、ＩＱＩ≦［０，５２３ｘ（２！！−１）’１となる。

このｒ、Ｑの取り得る最大範囲を第７図に示す（斜線領
域Ａ）。上記従来のＮＴＳＣ方式では、このＩ、Ｑの範
囲を何の制約らなく使っている。

しかしながら、Ｒ，Ｇ、Ｂデータで表現可能な範囲は０
≦Ｒ，Ｇ、Ｂ≦２’−１であるから、Ｙの値が変化する
とＩ、Ｑのとりうる範囲ら変化する。

すなわち、Ｉ、Ｑの表現に際しては、いかなるＹの値に
対しても上述のＩ、Ｑの領域Ａを全て使っているわけで
はないのである。したがって、第７図において、例えば
Ｙ＝Ｃ（０≦Ｃ≦２’−１）のときにＩ、Ｑの取り得る
領域を領域Ｂとすると、このＹ−Ｃの場合には領域Ｂの
範囲内でＩ、Ｑデータを符号化すればよいのである。

つまり、従来のＮＴＳＣ方式においては、ＲＧＢ系で表
現できない（Ｙ、Ｉ　、Ｑ）の値のセット（すなわち、
第７図におけるＡｎＢの領域）にも符号を与えているこ
とになり、符号量の削減の可能性があるにらかかわらず
、それが実行されていないという問題がある。

そこで、この発明の目的は、更に効率良＜Ｙ。

１、Ｑデータを圧縮して符号化することができる画像デ
ータの符号化方法を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、画像データを輝
度信号（Ｙ）と色信号（Ｉ、Ｑ）のデータに変換して符
号化する画像データの符号化方法であって、Ｙ、Ｉ、Ｑ
データに変換して得られたＹの値を符号化する場合には
固定符号長で符号化する一方、１、Ｑの値を符号化する
場合には、上記Ｙの値に対応する１、Ｑの値の取り得る
範囲に応じて変化させたビット数を上記Ｉ、Ｑの値に割
り当てることによって、可変長符号で符号化することを
特徴としている。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図はこの発明に係る画像データ符号化再生装置のブ
ロック図である。まず、第１図に従って符号化処理につ
いて説明する。

スキャナ等の画像入力装置１１からＲ，Ｇ、Ｂ各Ｎビッ
トのフルカラー静止画像データを入力する。

この入力したＲ、Ｇ、ＢデータをｌｒＱ変換回路１２で
上記式（１）に従ってＹ、Ｉ、Ｑデータに変換し、符号
化装置２３で次のようにして符号化する。

すなわち、まずＹの値は量子化回路１４で量子化し、符
号化回路１５でＮビットの固定符号長で符号化して記録
再生装置１６に記憶する。

ここで、上記Ｙの値に対応する１、Ｑの値の取り得る範
囲を求めてみる。すなわち、Ｒ，Ｇ、ＢデータがＮビッ
トで表わされている場合、Ｒ，Ｇ、Ｂハ各々Ｏ≦Ｒ，Ｇ
　、Ｂ　≦２’　−１（ＤＷ１ｖＪＪヲトル。この際に
、上記式（２）より次式（３）が導かれる。

したがって、Ｒ，Ｇ、Ｈの値の範囲がＯ≦Ｒ，ＧＢ≦２
Ｎ−１の場合、Ｙの値の範囲は０≦Ｙ≦２Ｎ−！である
から、この範囲の中にあるＹの側々の値に対応するＩ、
Ｑの値の取り得る範囲は上記式（３）によって計算でき
る。上記Ｉ、Ｑの値の取り得る範囲は、例えば第７図の
領域Ｂである。

上述のようなＩ、Ｑの値の取り得る範囲内にあるＩ、Ｑ
データは量子化・符号化に都合のよいものではないので
、これを量子化・符号化に都合のよい領域の座標系にＩ
Ｑ座標変換回路１３で線形変換する。そして、この変換
後のデータを量子化回路Ｉ４でｍ子化し、続いて符号化
回路１５で符号化する。

この場合、上述のようにＹの値に応じて表現可能な（ｒ
、Ｑ）の値のセットの個数か変化するため、１、Ｑの値
を表す符号は可変長で表現するのである。その際に、Ｙ
の値が決まれば表現可能な（＋。

Ｑ）の値の個数が決まるため、Ｉ、Ｑの値各々に割り当
てろ符号長が決まる。そこで、このＹの値とｒ、Ｑの値
各々の符号長の関係を表すテーブルを予めメモリ２１に
蓄えておき、符号化の際にはこのテーブルを参照してＩ
、Ｑの値の符号化を行うようにする。

すなイつち、Ｙの値に応じて、Ｙの値に対応するｆ、Ｑ
の値に割り当てる符号長を変えてＴ、Ｑの値を可変長符
号で符号化することによって、第７図のＡｎ■の領域に
符号を与えないようにするのである。このようにして符
号化されたデータは記録再生装置１６に記憶される。

次に、復号化処理について説明する。

記録再生装置１６から読み出された符号化データのうち
Ｙの符号化データは、Ｎビットで固定長符号化されたデ
ータとして復号化回路１７で復号化する。また。復号化
回路１７のメモリ２２にはメモリ２１に記憶されている
のと同じテーブルか記憶されている。そして、このテー
ブルを参照することによって、既に復号化されたＹの値
に対応するＩ、Ｑの値の符号長を調べてＩ、Ｑの符号化
データの復号化を行う。

復号化されたＩ、Ｑデータはこの時点では圧縮に都合の
よい座標系に変換されたものであるから、ＩＱ座標逆変
換回路１８で変換以前の元の座標系に逆変換する。そし
て、復号化回路１７で復号化されたＹの値とｌ座標逆変
換回路１８で逆変換されたＩ、Ｑの値とをｒ（ＣＢ変換
回路１９に入力して上記式（２）を使ってＲ，Ｇ、Ｂデ
ータに変換し、このＲ，Ｇ、Ｂデータに基づいてデイス
プレィ等の画像表示装置２０に再生画像を出力する。

このように、Ｙ、Ｉ　、Ｑデータを符号化する場合に、
任きのＹの値に対応するＩ、Ｑの値の取り得る範囲に基
づいて、［、Ｑの値を可変符号長で符号化する。したが
って、効率の良い画像データの圧縮が可能となるのであ
る。

以下、具体的な例に従って上述の画像データの符号化方
法について、更に詳細に述べる。

Ｎ＝８．Ｙ＝１３０の場合について説明する。

Ｎ＝８の場合はＲ，Ｇ、Ｈの範囲はＯ≦Ｒ，Ｇ、Ｂ≦２
５５である。一方、Ｙ＝　＋　３０）場合のｒ、Ｑの値
の取り得る範囲（上記式（３）の■〜■゛を使って計算
可能）は第２図の斜線で示す領域である。

この斜線部領域は式（３）に基づく次式（４）の直線で
囲まれた領域である。

この領域に含まれる（Ｉ、Ｑ）のセットの個数は２′×
２７未満であるから、１は８ビツトで表現でき、Ｑは７
ビツトで表現できる。このことは、■。

Ｑの取り得る最大範囲である１１１１≦１５１．ＩＱ≦
１３３内に含まれる（Ｉ、Ｑ）の最大セット個数が２０
０８３　ｆｌ／Ｊであり、従来の技術において、この個
数の（Ｉ、Ｑ）セットを表現するのにＩ、Ｑ各９ビット
を必要としているのに比較して、本実施例におけるデー
タ量は少なくてらよいことを示している。

まず、上記ＹＩＱ変換回路１２で変換された第２図の領
域内のＩ、Ｑデータを量子化・符号化するために、この
領域内の［、Ｑデータを第３図に示すような座標軸に下
行な直線で囲まれた符号化するのに都りの良い領域内に
入るようにＩＱ座標変換回路１３で線形変換する。その
際の線形変換のここで、第３図に示す領域の境界は、上
記式（５）を使って式（４）の■〜■′より次式（６）
のように表される。

ここで、（１°、Ｑｏ）は（ｒ、Ｑ）の線形変換後の値
である。このようにして−１１４≦ｒ′≦１０８６４≦
Ｑ′≦６０の範囲で表すことができるＩＯ°データを量
子化回路１４で量子化する。その際に、上記線形変換式
（６）からＩ、Ｑ系におけろ量子化幅ｌはＩ　’　、Ｑ
’系ではｉ、ｌ　９になるので、二の値１．１９を線形
変換後の量子化幅とする。

このようにして量子化された画像データを符号化する場
合には、上述のように予め作成されてメモリ２＋ｉこ工
己憶されているテーブルを参照してＩ“Ｑｏの各々の符
号長を決める。第・１図は上記テーブルの一例を示ｔ０
すなわち、第、１図からＹ＝１３０に対応４“る■“、
Ｑｏの符号長は各々８ビツト７ビツトであり、このビッ
ト長の符号によって符号化を行うのである。上記テーブ
ルは０≦Ｙ≦２５５の範囲内のＹの値に対するＮ　　、
Ｑ’）のせソトの個数からＩ’、Ｑ’の符号量を計算し
た結果に基づいて作成される。

より４体的に、（Ｒ，Ｇ、Ｂ）−（２１２，８８，１３
２）の場合の符号化方法について説明する。

まず、（Ｒ，Ｇ、Ｂ）＝（２１２，８８，Ｉ　３２）を
式％式％ ６０．４０）というデータを得る。そのうち、Ｙは８ヒ
ツトでの固定長符号化を行って１０００００１０“とい
う符号を得る。一方、ｉＱは式（５）によって線形変換
を行って（１”、Ｑ’）−（７２，４。

０６）に変換し、量子化幅１．１９で量子化して（１’
、Ｑ’）＝（６１、１）を得る。次に、第４図に示すテ
ーブルに従ってＹ＝１３０に対応する！“、Ｑの符号長
を調べる。そして、その結果に従ってＩは８ビツトで符
号化し、Ｑｏは７ヒツトで符号化して、各々“００１１
１１０ビどｏｏｏｏｏｏビという符号を得る。そして、
上述のようにして得られたＹ　ビ、Ｑ′の符号データを
記録再生装置１６に第５図に示すように記憶する。

次に、記録再生装置１６に記憶された符号化データを復
号化する場合には、記録再生装置１６から読み出した符
号化データを復号化装置２４に入力し、次のようにして
復号化する。

すなわち、まず読み出した符号化データをＹ。

Ｉ　’　、Ｑ’データに対応して分離ずろ。そして、Ｙ
の値に対応する符号化データを復号化回路１７によって
復号化して、Ｙ＝１３０を得る。次に、第４図のテーブ
ルからＹ＝１３０に対応するＩ’、Ｑ’の符号長を求め
、求められた符号長に基づいて復号化を行って、（１’
、Ｑ’）−（７２，６，１，２）を得る。このデータは
、第３図のＩ’、Ｑ’座標系のデータであるから、ＩＱ
座標逆変換回路１８によって、第２図のＩ、Ｑ座標系の
データに逆変換する。

上記式（７）に従って、ｒ’Ｑ’系のデータに対してデ
ータ変換を行って（［、Ｑ）＝（６０，４１）を求める
。そして、このＩ、Ｑデータを、ＲＧＢ変換回路１９よ
って上記式（２）に従って（Ｒ，Ｇ、Ｂ）データに変換
し、（Ｒ，Ｇ、Ｂ）＝（２１３，８７，１３３）に復元
される。この復元されたｆｌ　、　Ｇ　、　Ｔ３データ
の値に居づいてデイスプレィ等の画像表示装置η２０に
画像を表示することによって画像を再生中る。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の画像データの符号
化方法は、画像データを輝度信号（Ｙ）と急信＋′ｉ（
ｒ、Ｑ）のデータに変換し、得られたＹの値は固定符号
長で符号化する一方、このＹの値に対応する１、Ｑの値
は、Ｌ記Ｙの値に応じて取り得ろＩ、Ｑの範囲に応じて
、割り当てるビット数を変化させた可変長付号で符号化
するようにしたので、Ｙの値に応じて有効なビット数の
みをＩ。

Ｑに割り当てることができ、更に効率良＜Ｙ、Ｉ。

Ｑデータを圧縮し、て符号化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る画像データ符号化再生装置の一
実施例のブロック図、第２図は上記実施例においてＹ＝
１３０の場合に（Ｉ、Ｑ）の取り得る範囲の説明図、第
；３図は第２図に示した領域の座標変換の説明図、第４
図は上記実施例におけるＹの値と１’、Ｑ’の割り当て
ビット数との対応テーブルの一例を示す図、第５図は上
記実施例において得られた符号化データ列の一例を示す
図、第６図は従来の画像データの符号化再生装置のブロ
ック図、第７図は従来例における（＋、Ｑ）の取り得る
最大範囲の説明図である。 ＩＩ・・・画像入力装置、Ｉ２・・ＹＩＱ変換回路、１
３　・ＩＱ座標変換回路、１４・・・量子化回路、１５
・・・符号化回路、１６・記録再生装置、１７・・・復
号化回路、１８・・・ＩＱ座標逆変換回路、１９　・ｌ
Ｇ［３変換回路、２０・・画像表示装置、２１．２２・
・・メモリ、　　２３・・・符号化装置、２６１　・復
号化装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像データを輝度信号（Ｙ）と色信号（Ｉ、Ｑ）
   のデータに変換して符号化する画像データの符号化方法
   であって、 Ｙ、Ｉ、Ｑデータに変換して得られたＹの値を符号化す
   る場合には固定符号長で符号化する一方、Ｉ、Ｑの値を
   符号化する場合には、上記Ｙの値に対応するＩ、Ｑの値
   の取り得る範囲に応じて変化させたビット数を上記Ｉ、
   Ｑの値に割り当てることによって、可変長符号で符号化
   することを特徴とする画像データの符号化方法。