JPH03181287A - 画像処理方式 - Google Patents

画像処理方式

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JPH03181287A
JPH03181287A JP1318732A JP31873289A JPH03181287A JP H03181287 A JPH03181287 A JP H03181287A JP 1318732 A JP1318732 A JP 1318732A JP 31873289 A JP31873289 A JP 31873289A JP H03181287 A JPH03181287 A JP H03181287A
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JP
Japan
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image
blocks
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color difference
signal
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Pending
Application number
JP1318732A
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English (en)
Inventor
Hirofumi Sakagami
弘文 阪上
Masabumi Tanaka
正文 田中
Hidekazu Maeda
英一 前田
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH03181287A publication Critical patent/JPH03181287A/ja
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  • Color Television Systems (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

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〕 この発明は静止画像をデータ圧縮して伝送または記録す
るための画像処理方式に関する。
〔従来の技術〕
自然画符号化方式の標準化を図るために”Ba5e−1
ine 5ysten+”や”Extended Sy
stem”等の各種国際化標準方式が提案されている。
第3図は国際化標準方式のうちの“Ba5elineS
ys tets ”の処理手順を示す概略図である。こ
のシステムは入力画像を8×8画素からなるブロックに
分割し、各ブロック毎に離散コサイン変換(DCT :
 Discrete Co51ne Transfor
m)を行い(処理P1)、得られるDCT係数を8×8
個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値により除算
することで量子化を行う(処理P2)。第4図に輝度信
号用の量子化マトリクスの例を、第5図に色差信号用の
量子化マトリクスの例を、それぞれ示す。
量子化されたDCT係数のDC成分は前のブロックで量
子化されたDC成分と差分が取られ、その差分のビット
数がハフマン符号化される(処理P3およびP4)。A
CC骨分ブロック内でジグザグスキャンされて一次元の
数列に変換されたのち、連続する零(無効係数)の個数
と有効係数のビット数とで2次元のハフマン符号化が行
われる(処理P3およびP4)。第6図はジグザグスキ
ャンの順序の例を示すテーブルである。
なお、処理P2における量子化のときには、量子化マト
リクスの各閾値に対しである係数(スケールファクタ)
が乗算されたのち量子化が行われる。このスケールファ
クタにより圧縮画像の画質および圧縮率が調整される。
こうして圧縮されたデータは、処理Pi−P4とは逆の
処理によって伸張される。すなわち、処理P4’におけ
るハフマン復号化、処理P3’におけるDC成分および
ACC骨分復号化、処理P2′における逆量子化および
処理Pl′における逆DCT (IDCT)である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、前述の処理手順において、スケールファクタ
をある一定の値に固定して量子化すると、圧縮される画
像の内容によって画像の品質が変化するという不都合が
ある。
一般に一枚の画像には、画像信号の変化が激しい絵柄の
細かい部分と画像信号の変化が比較的緩やかな平坦な部
分とが混在し、絵柄の細かい部分の面積が多い画像では
、圧縮画像の品質を保つために圧縮率をあまり高く上げ
ることは出来ない。
逆に平坦な部分の面積が多い画像では、圧縮率を高くし
ても画質の劣化は少ない。また輝度信号と色差信号とで
は、帯域が異なるなど信号の性質が異なるため、スケー
ルファクタも輝度信号と色差信号とでは別々に設定する
必要がある。
この発明は、圧縮される画像の内容によって、また輝度
信号と色差信号との違いによって、スケールファクタの
値を変化させ、圧縮画像の品質をほぼ一定に保つことの
できる画像処理方式を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、−枚のカラーディジタル画像を、1ブロッ
クn×n個の画素からなる複数のブロックに分割し、各
ブロック毎に離散コサイン変換を行い、変換して得られ
るn×n個の変換係数を、n×n個の閾値からなる輝度
信号用の量子化マトリクスおよびn×n個の閾値からな
る色差信号用の量子化マトリクスを用いて量子化を行う
圧縮工程を含む画像処理方式において、各ブロック内の
輝度信号の離散コサイン変換係数をCiJ (1+J=
L2+・・・on)  とし、 (1<k<n、1<f<n) で定義されるパラメータaを算出してこのパラメータa
が所定の閾値V以上であるか否かにより上記各ブロック
を区分し、この区分したブロックの数の比の関数として
得られる係数すを、上記輝度信号用の量子化マトリクス
の閾値に乗算したのち上記量子化を行うと共に、上記各
ブロック内の色差信号の離散コサイン変換係数をDij
(i、j=1.2+・・・on)  とし、 (1<p<n、1<q<n) で定義されるパラメータCを算出してこのバラメ−タC
が所定の閾値W以上であるか否かにより上記各ブロック
を区分し、この区分したブロックの数の比の関数として
得られる係数dを、上記色差信号用の量子化マトリクス
の閾値に乗算したのち上記量子化を行うようにする。
〔作 用〕
この発明による画像処理方式は、離散コサイン変換など
の処理によって画像データを圧縮する際に、圧縮する画
像の内容が画像信号の変化が激しい絵柄の細かい部分か
、または画像信号の変化が緩やかな平坦な部分かに応じ
て、また輝度信号か色差信号かに応じて量子化時のスケ
ールファクタを変化させ、圧縮画像の品質をほぼ一定に
保つようにしている。
画像の内容が絵柄の細かい部分か平坦な部分かの判別は
、−枚の画像を構成する各ブロックのDCTスペクトル
の検出によって行う。この検出処理によって一枚の画像
中の絵柄の細かい部分と平坦な部分との面積比、言い換
えれば、−枚の画像の全面積に対する絵柄の細かい部分
または平坦な部分の面積比を求め、予め視覚テストで求
めておいた面積比とスケールファクタとの関係から求め
た面積比に応じたスケールファクタを得る。このように
して得たスケールファク・夕を一1量子化マトリクスの
各閾値に乗算したのち量子化を行う。
このようにすれば、圧縮される画像の内容に応じてスケ
ールファクタを変化させることができ、圧縮画像の品質
をほぼ一定に保つことが出来る。
〔実施例〕
第1図はこの発明による画像処理方式の処理手順を示す
概略図で、第3図と同一部分には同一符号を付して説明
する。
まず、入力画像は水平方向にnドツト、垂直方向にnラ
インのn×n画素、例えば8×8画素からなるブロック
に分割され、各ブロック毎に離散コサイン変換(DCT
)される(処理PI)。
このDCTによって得られるDCT係数は8×8個の閾
値からなる量子化マトリクスの各閾値により除算されて
量子化が行われる(処理P2)。
量子化されたDCT係数のDC成分は前のブロックで量
子化されたDCC骨分の差分が取られ、差分のビット数
がハフマン符号化される。AC成分はブロック内でジグ
ザグスキャンが行われ一次元の数列に変換されたのち連
続する零(無効係数)の個数と有効係数のビット数とで
2次元のハフマン符号化が行われる(処理P3およびP
4)。
ハフマン符号化はDCC骨分よびACC成分に量子化さ
れた係数値そのものを使用せず、その値を表現するのに
必要なビット数がハフマン符号化の対象になる。そして
ハフマン符号とは別にそのビット数の値が付加情報とし
て付は加えられる。
例えば、量子化された係数が2(10進数)とした場合
、2進数で表現すると“000・・・010”となるが
、これを表現するのに必要なビット数2がこの値を代表
する値としてハフマン符号化され、付加ビットとして2
ビツトのデータ′”10”が付加される。
他方、量子化された係数が負の場合は付加ビットから1
を引いたデータが付加される。例えば、量子化された係
数が−2(10進数)とすると、2進数(2の補数表示
)で表現すると“111・・・110”となり、下2ビ
ットが付加ビットとなるが、“IO”から「1」を引い
た“01”が付加ビットとして付加される。こうするこ
とにより、量子化された係数が正のときは付加ビットは
1で始まり、負であれば0で始まることになり、正負の
判別が容易に行える。
また、処理P2における量子化のときに、圧縮画像の品
質をほぼ一定に保つために、量子化マトリクスの各閾値
に対して圧縮する画像の内容に応じたスケールファクタ
を乗算する。このため、処理1で得られるDCT係数に
基づいてスケールファクタの決定を行う(処理P5)。
圧縮する画像の内容の判別は絵柄の細かい画像か平坦な
画像かを、輝度信号と色差信号とに分けて行う。
輝度信号の画像内容の判別について説明すると、画像内
容の判別は処理lで得られるDCT係数によって求める
。DCT係数をCij(1,J =1.2+・・・8)
とすると、その絶対値1cijlはそのブロックの画像
の各周波数成分の大きさを表している。従って、画像内
容が平坦で信号の変化が緩やかであれば、1?Jが大き
いときの絶対値1cijlは小さくなり、逆に絵柄が細
かく信号の変化が激しい画像であれば、絶対値1cij
lは大きくなり高周波数成分は多くなる。
そこで、−枚の画像中の絵柄の細かい部分と平坦な部分
との面積比、言い換えれば、−枚の画像の全面積に対す
る絵柄の細かい部分または平坦な部分の面積比を求め、
予め視覚テストで求めた面積比とスケールファクタとの
関係から画像内容に応じたスケールファクタを求めるよ
うにする。
次に、第2図のフローチャートを参照してスケールファ
クタの決定方法について説明する。なお、以下の説明で
は一枚の画像の全面積に対する絵柄の細かい部分の面積
比を求め、この面積比からスケールファクタを求めるも
のとする。
まず、−枚の画像中の絵柄の細かい部分のブロック数を
計数するためにカウンタmをリセットする(ステップS
l)。
次いで、第1ブロック(n×n画素)のDCT係数を入
力しくステップS2)、各係数の絶対値を算出する(ス
テップ33)。この絶対値の算出は1ブロックのDCT
係数をCij(i、j=1.2.・・・、8)とすると
、次式で定義される値aを算出することによって行われ
る。
a=4  : l CiN/、Σ Σ Cij瓢−啄口
Jl11 (1<k<n、1<4!<n) この値aはDCT絶対値スペクトルの全体に対する低域
成分の比を表し、ブロックが絵柄の細かい部分に属すれ
ばそのOCTスペクトルの高域成分は多くなり、平坦な
部分に属すれば少なくなる。
従って、DCTスペクトルからそのブロックが絵柄の細
かい部分に属するか平坦な部分に属するかが識別でき、
値aが大きいほど絵柄が平坦であることを示す。そこで
、閾値■を定め、a<Vとなれば、そのブロックは絵柄
の細かい部分に属するブロックであると判断できる(ス
テップS4)。
次いで、絵柄の細かい部分に属するブロックの数をカウ
ントしくステップS5)、これらの処理が一枚の画像の
全ブロックに対して行われたか否かを判定して(ステッ
プS6)、−枚の画像内の全ブロックに対する絵柄の細
かい部分に属するブロック数を求める。
こうして求めた絵柄の細かい部分のブロック数mを、全
ブロック数Mで割り、画像内容を示すパラメータrを求
め(ステップS7)、このパラメータrから視覚テスト
により求めた関数fによってスケールファクタbを求め
(ステップ38)、処理を終了する。
色差信号の画像内容の判別についても同様にして行われ
る。但し、この場合には、lブロックのDCT係数をD
ij(i、j”=1.2.・・・、8)とし、次式で定
義される値Cを算出することによって絶対値を求める(
ステップ33)。
c =、;、 乙l Dij l /、;、 、E、、
l Dij(1<p<n、1<q<n) そして、値Cが閾値Wよりも小さいときは、そのブロッ
クは絵柄の細かい部分に属するブロックであると判断し
くステップS4)、こうして求めた絵柄の細かい部分の
ブロック数mを、全ブロック数Mで割り、画像内容を示
すパラメータSを求める(ステップ37)。このパラメ
ータSから予め視覚テストによって求めた関数gによっ
てスケールファクタdを算出する(ステップS8)。
なお、前述の実施例において、画像内容を示す値を求め
るために絶対値を採用しているのは、ハードウェア構成
が容易であることが理由であり、他の方法として2乗し
てパワーを求めたり、実効値を採用するようにしてもよ
い。
〔発明の効果〕
この発明によれば、圧縮される画像の内容によって圧縮
率(スケールファクタ)を設定するようにしたので、す
なわち圧縮される画像信号の変化が激しい部分と緩やか
な部分との面積比をブロック数の比として求め、その比
の関数として得られる値を圧縮率として設定し、かつ輝
度信号と色差信号とで別々に設定するようにしたので、
圧縮画像の品質をほぼ一定に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明による画像処理方式の処理手順を示す
図、 第2図は第1図におけるスケールファクタ決定のための
処理を示すフローチャート、 第3図は従来の画像処理方式の処理手順を示す図、 第4図は輝度信号の量子化マトリクスを示す図、第5図
は色差信号の量子化マトリクスを示す図、第6図はジグ
ザグスキャンのテーブルを示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一枚のカラーディジタル画像を、1ブロックn×n個の
    画素からなる複数のブロックに分割し、各ブロック毎に
    離散コサイン変換を行い、変換して得られるn×n個の
    変換係数を、n×n個の閾値からなる輝度信号用の量子
    化マトリクスおよびn×n個の閾値からなる色差信号用
    の量子化マトリクスを用いて量子化を行う圧縮工程を含
    む画像処理方式において、 上記各ブロック内の輝度信号の離散コサイン変換係数を
    Cij(i、j=1、2、…、n)とし、▲数式、化学
    式、表等があります▼ (1<k<n、1<l<n) で定義されるパラメータaを算出してこのパラメータa
    が所定の閾値V以上であるか否かにより上記各ブロック
    を区分し、この区分したブロック数の比の関数として得
    られる係数bを、上記輝度信号用の量子化マトリクスの
    閾値に乗算したのち上記量子化を行うと共に、上記各ブ
    ロック内の色差信号の離散コサイン変換係数をDij(
    i、j=1、2、…、n)とし、 ▲数式、化学式、表等があります▼ (1<p<n、1<q<n) で定義されるパラメータcを算出してこのパラメータc
    が所定の閾値W以上であるか否かにより上記各ブロック
    を区分し、この区分したブロック数の比の関数として得
    られる係数dを、上記色差信号用の量子化マトリクスの
    閾値に乗算したのち上記量子化を行うことを特徴とする
    画像処理方式。
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