JPH03256452A - 画像データ処理方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静止画像データを圧縮して伝送または記録す
るための画像データ処理方式に関する。

〔従来の技術〕

自然画符号化方式の標準化を図るために“Ｂａ５ｅｌｉ
ｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍ”や“Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ｓｙｓｔ
ｅｍ”等の各種国際標準化方式が提案されている。

第５図は国際標準化方式のうちの“Ｂａ５ｅｌｉｎｅＳ
ｙｓｔｅｓ＋”の処理手順を示す概略図である。このシ
ステムは一枚の入力画像を１ブロック８×８画素の複数
ブロックに分割し、各ブロック毎に２次元の離散コサイ
ン変換（Ｄ　ＣＴ　：　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ＣｏＣｏ５
１ｎｅＴｒａｎｓｆｏｒ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６図および第７図は輝度信号用および色差信号用
の量子化マトリクスの例である。

量子化したＤＣＴ係数のうち直流（ＤＣ）１ｆｉ、分は
前のブロックで量子化したＤＣＣ骨分差分を取り、その
差分のビット数をハフマン符号化する。

交流（ＡＣ）を分はブロック内でジグザグスキャンを行
って一次元の数列に変換し、有効係数のビット数と連続
する零（無効係数）の個数データとで２次元のハフマン
符号化を行う（処理Ｐ３およびＰ４）。第８図にジグザ
グスキャンのテーブルの例を示す。

なお、処理Ｐ２における量子化のときに、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）を
乗算したのちＤＣＴ係数の除算を行う。圧縮画像の画質
および圧縮率はこのスケールファクタによって調整する
。

こうして圧縮したデータは、処理Ｐ１〜Ｐ４と逆の処理
によって伸張する。すなわち、処理Ｐ５におけるハフマ
ン復号化、処理Ｐ６におけるＤＣＣ骨分よびＡＣＣ骨分
復号化、処理Ｐ７における逆量子化および処理Ｐ８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、前述の処理手順では、スケールファクタの値
を固定しているため、例えば画像の中央部はくっきり見
せ周辺部はボカす等、−画像内で画質を部分的に変化さ
せることが出来ない。この場合、スケールファクタの値
を変化させることが考えられるが、その場合には、圧縮
データと共にスケールファクタも伝送または記録し、伸
張時の逆量子化の際に使用しなければならず、従来の伸
張処理と互換性が保てないという不都合がある。

この発明は従来の画像データ処理方式との互換性を保ち
、かつ−画像内において部分的に画質を変化させること
のできる画像データ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、一枚のディジタル画像を、ｌフロックｎ×
ｎ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ｎｘｎ個
の変換係数を、ｎ×ｎ個の閾値からなる量子化マトリク
スの各閾値で除算して量子化を行い、量子化後の変換係
数を、直流成分から高周波成分に向かって一定の順序で
一次元の数列に変換し、変換して得られる数列中の連続
する零の個数を符号化するデータ圧縮方式であって、離
散コサイン変換後または量子化後の変換係数Ｆｕｖ（ｕ
＋ν＝０．１，２．・・・、ｎ−１）に対し各ブロック
毎に制御変数ｌを設定し、「ｌ≦ｕ＋ｖ」なる条件を満
たす変換係数Ｆ　ａｙＯ値を零とする処理を行い各ブロ
ック毎に変換係数Ｆ　ａｙＯ高周波成分を変化させ、−
画像内の画質を部分的に変化させる。

また、制御変数ｌの値を、画像の中央部から周辺部に向
けて段階的に減少させることにより、画像の中央部から
周辺部に向かってポケでいく画像が得られる。

〔作　用〕

この発明は、入力画像データを、離散コサイン変換や量
子化などの処理によって圧縮する際に、離散コサイン変
換して得られる２次元マトリクスの変換係数Ｆ　ｕｖに
対し、制御変数ｌを設定して「ｌ≦ｕ＋ｖ」なる関係を
満たす変換係数Ｆ　ａｖの値を零とし、ブロック内の所
定の高周波成分以上の成分を除去する処理を行う。この
場合、制御変数ｌの値をブロック毎に変化させれば、−
画像中で部分的に画質を変化させることが出来る。

また、制御変数ｌの値を、画像の中央部から周辺部に向
かって段階的に減少するように設定すれば、周辺部のボ
ケた状態の画像が得られる。

伸張時には、制御変数ｌは不要であるので、従来の伸張
方式との互換性が保持できる。

〔実施例］ 第１図はこの発明による画像データ処理方式の処理手順
の一実施例を示す概略図で、第５図と同一部分には同一
符号を付して説明する。

まず、入力画像データは水平および垂直方向に１ブロッ
クｎｘｎ画素、例えば８×８画素からなる複数のブロッ
クに分割され、各ブロック毎に２次元の離散コサイン変
換（ＤＣＴ）が施される（処理ＰＩ）。

ＤＣＴは周波数領域における直交変換の一種で、変換係
数をＦｕｖ　（ｕ、ｖ＝０．１．＝、ｎ−１）、１フｔ
１７り分の入力画像データをｆ　１ｊ（ｉ、ｊ＝０．１
．−、ｎ−１）とすると、 但し、Ｃ％ｖ　＝１／−’２　　（ｗ＝　Ｏ）＝１　　
　（ｗ≠０） で定義される。変換係数Ｆ　ｕＶは１ブロック分の入力
画像データの空間周波数成分を示し、係数Ｆ’ｏ。

は人力画像データｆ　ｉｊの８×８画素の平均値に比例
した値（ＤＣＣ骨分であり、ｕ、ｖが大きくなるにつれ
て空間周波数の高い成分（ＡＣ成分）を表す。

こうして得られた２次元ＤＣＴ係数は一旦メモリに記憶
され（処理ＰＩＯ）、次いでブロック毎に読み出されて
当該ブロックの画像中の位置に応して設定される制御変
数ｌに対し、「ｌ≦ｕ＋ｖＪなる関係を有する係数Ｆ　
ａｖを零とする処理を行う（処理Ｐ１１）。第２図は一
画像中の各ブロックにおける変数ｌの値の変化を示す図
で、この例では画像中央に位置するブロックをｒｆｆｉ
＝１４Ｊとし、それ以外のブロックをｒｌ＝４４として
いる。第３図は変換係数Ｆｕｖ（図（ａ））に対し、「
４≦ｕ十Ｖ」なる関係を有する変換係数Ｆ　ａｖを零と
する処理（図（ｂ））を行った例を示す図である。この
図から明らかなように、処理ｐＨにおける処理は、２次
元マトリクスの変換係数を、変数ｌによって示される対
角線と平行する成分およびそれ以上の高周波成分を零と
する処理で、一種のローパスフィルタ処理に相当する。

従って、変数ｌが小さいときはローパスフィルタの遮断
周波数が低いときに相当し、変数ｌが大きくなるにつれ
て遮断周波数が高くなっていく。

第４図は一画像中の各ブロックにおける変数ｌの変化を
示す他の例である。このように、視覚上あまり重要でな
い画像の周辺部については変数ｌの値を小さくして高周
波成分を減少させ、圧縮後のデータ量が少なくなるよう
にしている。

次いで、ローパスフィルタ処理（処理ｐＨ）されたＤＣ
Ｔ係数はｎｘｎ個の閾値からなる量子化マトリクスの各
閾値にスケールファクタを乗算した値が除算されて量子
化される（処理Ｐ２）。スケールファクタによる乗算処
理は、前述したように量子化マトリクスの各閾値にビッ
トシフトを施すことによって行う。

次いで、ＤＣＣ骨分ついては前のブロックで量子化され
たＤＣＣ骨分差分が取られ（処理Ｐ３）、差分のビット
数がハフマン符号化される（処理Ｐ４）。ＡＣ成分につ
いては、第８図に示す順序でジグザグスキャンが行われ
て一次元の数列に変換され、連続する零の個数データを
圧縮するランレングス符号化が行われる（処理Ｐ３）。

そして、ランレングス符号化した連続する零の個数デー
タと有効係数のビット数とで２次元のハフマン符号化を
行い（処理Ｐ４）、データ圧縮処理を終了する。

従って、処理ｐＨにおけるローパスフィルタ処理は、ジ
グザグスキャンによって得られる連続する零データの個
数を調整するために、所定の条件（ｌ≦ｕ十ｖ）を有す
る変換係数を零とするもので、変数ｌの値を変化させる
ことによって圧縮後のデータ量が調整できる。

ところで、ハフマン符号化はＤＣ成分およびＡＣ成分共
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をハフマン符号化する。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
ピントのデータ“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）であるとすると、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、“１０″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Ｏで始まることになり正
負の判別が容易に行える。

圧縮データを伸張するには、従来通りのデータ伸張処理
を行えばよい。すなわち、ハフマン復号化を行い（処理
Ｐ５）、その後ＤＣＣ骨分関しては差分復号化を行い、
ＡＣ成分についてはランレングス復号を行ってジグザグ
スキャンの順序にデータを並べ替え、１ブロツクの変換
係数を得る（処理Ｐ６）。次いで、量子化マトリクスの
各閾値にスケールファクタを乗算した値を各変換係数に
乗算して逆量子化を行い（処理Ｐ７）、続いて逆離散コ
サイン変換（ＩＤＣＴ）を行ったのち画像データを出力
する（処理Ｐ８）。データ圧縮時に使用した変数２は、
データ伸張時には不要となるので、従来方式による伸張
処理が可能となる。

なお、前述の実施例では、ローパスフィルタ処理（処理
Ｐ１１）を量子化前に行うようにしたが、量子化後に行
っても同様である。

〔発明の効果〕

この発明によれば、−画像中のブロックの位置に応じて
ブロック内の高周波成分を変化させるようにしたので、
−画像中の画質を部分的に変化させることが可能となる
。

また、画質を変化させる制御変数は伸張時には不要とな
るので、従来の伸張処理との互換性は保持することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による画像データ処理方式の処理手順
を示す図、 第２図および第４図は一画像中の変数ｌの変化例を示す
図、 第３図（ａ）および（ｂ）は変数ｌによるローパスフィ
ルタ処理前および処理後のＤＣＴ係数を示す表、 第５図は従来の画像データ処理方式の処理手順を示す図
、 第６図は輝度信号の量子化マトリクスを示す図、第７図
は色差信号の量子化マトリクスを示す図、第８図はジグ
ザグスキャンのテーブルを示す図である。 一画像中の変数ｔの値を示す図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一枚のディジタル画像を、１ブロックｎ×ｎ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個の閾値からなる量子化マトリクスの各
   閾値で除算して量子化を行い、上記量子化後の変換係数
   を、直流成分から高周波成分に向かって一定の順序で一
   次元の数列に変換し、変換して得られる数列中の連続す
   る零の個数を符号化するデータ圧縮方式であって、 上記離散コサイン変換後または上記量子化後の変換係数
   Ｆ＿ｕ＿ｖ（ｕ、ｖ＝０、１、２、・・・、ｎ−１）に
   対し上記各ブロック毎に制御変数ｌを設定し、「ｌ≦ｕ
   ＋ｖ」なる条件を満たす変換係数Ｆ＿ｕ＿ｖの値を零と
   する処理を行い上記各ブロック毎に上記変換係数Ｆ＿ｕ
   ＿ｖの高周波成分を変化させることを特徴とする画像デ
   ータ処理方式。
2. （２）上記制御変数ｌの値は画像中央部のブロックから
   周辺部のブロックに向けて段階的に減少するように設定
   されていることを特徴とする請求項１記載の画像データ
   処理方式。