JPH04178087A

JPH04178087A - 直交変換方法および直交変換回路

Info

Publication number: JPH04178087A
Application number: JP2306877A
Authority: JP
Inventors: Kimitaka Murashita; 君孝村下; Tsuguo Noda; 嗣男野田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-11-13
Filing date: 1990-11-13
Publication date: 1992-06-25

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】［目　次］概要産業上の利用分野従来の技術（第８図〜第１４図）発明が解決しようとする課題（第１５図）課題を解決す
るための手段（第１図、第２図）作用実施例（第３図〜第７図）発明の効果〔概　要〕画像データ圧縮装置の直交変換方法に関し、無駄な演算
を削減して、高速に直交変換を行うことを目的とし、Ｎ×Ｎ画素からなるブロックごとに画像データを２次元
直交変換した結果を量子化し、符号化して、画像データ
を圧縮する画像データ圧縮装置の直交変換方法において
、画像データのブロックの各列が同一の値を有する成分
から形成されているか否かを判定し、同一の値を有する
成分から形成されるとされた場合に、該当する列の第１
行に対応する成分をＮ倍した値を１次元目の直交変換結
果の対応する成分とするとともに他の成分の値を零とす
る簡易変換処理を行い、他の成分と異なる債を有する成
分があるとされた場合に、該当する列の各成分に対して
１次元直交変換に相当する演算を行い、ブロックの全て
の列についての処理が終了した後に、得られた１次元目
の直交変換結果からなるＮ行Ｎ列の行列を転置し、得ら
れた転置行列に対して２次元目の直交変換に相当する演
算を行い、得られた２次元目の直交変換結果の行列を再
び転置して、ブロックに対応する係数行列を得る方法で
ある。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、例えば中間階調画像やカラー画像などの多値
画像の圧縮に用いられる適応離散コサイン変換符号化方
式によって画像データを圧縮する画像データ圧縮装置の
直交変換方法および直交変換回路に関するものである。

中間階調画像やカラー画像などの多値画像をその特徴を
損なうことなくデータ量を圧縮する符号化方式として、
２次元直交変換を利用した適応離散コサイン変換符号化
方式（＾ｄａｐｔｉｖｅ　ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎ
ｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、以下ＡＤＣＴ方式と称する）
が広く用いられている。

このＡＤＣＴ方式は、多値画像をそれぞれ所定数の画素
（例えば８画素×８画素）からなるブロックに分割し、
このブロックごとに画像データを２次元直交変換して変
換係数（以下、ＤＣＴ係数と称する）からなる行列を求
め、この行列の各成分をそれぞれ対応する視覚適応闇値
（後述する）を用いて量子化してから、可変長符号化す
ることにより、データ量を圧縮するものである。

〔従来の技術］第８図に、ＡＤＣＴ方弐を通用した画像データ圧縮装置
の構成を示す。また、第９図に、多値画像を分割して得
られるブロックの例を示す。

ＤＣＴ変換部６１１は、入力されるブロックに対して、
２次元離散コサイン変換（以下、ＤＣＴと称する）処理
を行い、各ブロックの画像の各空間周波数成分に対応す
るＤＣＴ係数からなる８行８列の行列（以下、ＤＣＴ係
数りと称する）に変換する。第１０図に、このＤＣＴ係
数りの例を示す。

このＤＣＴ係数りの各成分は、線型量子化部７２１にお
いて、各空間周波数成分に対する視覚の感度に基づいて
求められた量子化閾値ＱｙｏＺ用いて量子化され、量子
化係数Ｄ０υが算出される。この量子化閾値Ｑ７．４は
、実験結果に基づいて決められた量子化マトリクスｖ、
Ｈに所定の係数を乗じたものである。

一般に、低い空間周波数に対する視覚の感度は高く、高
い空間周波数に対する視覚の感度は低いので、第１１図
に示すように、低い空間周波数に対応する量子化マトリ
クスｖＴ８の成分の絶対値は小さく、逆に、高く空間周
波数に対応する成分の絶対値は大きい。このため、量子
化係数Ｄ０ゎは、第１２図に示すように、ＤＣ成分を示
す行列の左上隅の成分と低い空間周波数成分を示す掻く
少数のＡＣ成分のみが、数値１ｒＯ］以外の値を有する
有効係数となり、大部分のＡＣ成分は値がＦＱＪである
無効係数となる場合が多い。

次に、第１３図に示すようなジグザグスキャンと呼ばれ
る走査順序に従って上述した量子化係数ＤＱＬＩを走査
することにより、２次元に配列された量子化係数Ｉ）ｏ
ｕの各成分が１次元の配列に変換され、符号化部６３１
に入力される。

この符号化部６３１により、１次元配列として入力され
る量子化係数り、Ｌｌの各成分は、有効係数と連続して
いる無効係数の数との組に変換され、これらの有効係数
と無効係数の連続長との組のそれぞれに対応する符号が
順次に出力される。

このようにして、１ブロツクに対応する量子化係数ＤＱ
Ｕが圧縮符号化される。

上述した動作を１画面を構成する各ブロックについて繰
り返すことにより、１画面の画像データの符号化処理が
行われ、この符号化データがディスク装置などに蓄積さ
れ、あるいは伝送路などを介して伝送される。

ここで、上述したＤＣＴ変換部６】１によって行われる
ＤＣＴ変換処理は、画像データのブロックと所定の変換
定数からなる行列Ａ（以下、変換定数Ａと称する）との
乗算を行い、得られた１次元ＤＣＴ変換結果を転置した
後に、再び上述した変換定数Ａとの乗算を行って、この
乗算結果を再び転置する処理である。

上述した１次元ＤＣＴ変換結果の第ｉ列Ｙは、上述した
変換定数Ａと画像データのブロックの第ｉ列Ｘとを用い
て、Ｙ＝Ａ−Ｘ・・・　（１）で表される。また、１次元ＤＣＴ変換結果の第ｉ列Ｙの
各成分は、Ｙ　Ｉ＝　（Ａｚ　Ｘ　Ｘ　＋　＋　Ａ　Ｉ２Ｘ　Ｘｚ
　＋ＡＩ：ｌＸ　Ｘｊ十ＡＩＪＸＸａ　十Ａ＋５ＸＸｓ
　＋Ａｌ６ＸＸｂ十Ａ　Ｉ　７　Ｘ　Ｘ　？　＋　Ａ　
＋　ｓ　Ｘ　Ｘ　ｓ　）　　　　・”　　（２）Ｙｚ　
＝　（Ａｌｌ　Ｘ　Ｘ　＋　＋　Ａｚ□Ｘ　Ｘ　ｚ　＋
　Ａ　ｚ　ｚ　Ｘ　Ｘ　３＋Ａ、ｘＸａ　＋ＡｚｓＸＸ
５＋Ａｚｂ××６＋Ａ！？ＸＸ７　＋Ａ２１１ＸＸ１１
　）　　　　”’　　（３）Ｙ：＋　＝　（Ａ３１ＸＸ
Ｉ　＋Ａ３２ＸＸ２　＋Ａ３３Ｘχ３＋Ａ３４Ｘ　Ｘ４
　＋Ａ３５Ｘ　ＸＳ　＋　Ａ３６Ｘ　Ｘｂ＋Ａ：＋＋Ｘ
Ｘ、＋Ａ３ａＸＸｓ　）　　　　・・・　（４）Ｙ　ａ
　　−（Ａ　ａ　＋　Ｘ　Ｘ　＋　　＋　Ａ　ａ□Ｘ　
Ｘ　ｚ　　＋　Ａ　４ｚ　Ｘ　Ｘ　ｓ＋Ａ４４ＸＸ４　
＋ＡａｓＸＸｓ　＋ＡａｈｘＸｂ＋Ａ４７Ｘ　Ｘ？　　
＋ＡｎｓＸＸｓ　　）　　　　　・・・　（５）Ｙｓ　
＝　（Ａｓ＋　×Ｘ　＋　＋　ＡｓｚＸ　Ｘ２　＋ＡＳ
３Ｘ　Ｘ３＋ＡｓａＸ　Ｘｓ　　＋Ａｓ５Ｘ　ＸＳ　　
＋ＡＳｂＸ　Ｘ＆＋Ａ　ｓ　ｑ　ｘχ７　＋ＡＳｌｌＸ
Ｘ！ｌ　）　　　　−（６）Ｙ　ｂ−（Ａ　ｂ＋　Ｘχ
、＋Ａ６□Ｘ　Ｘ！　＋Ａ６１×Ｘｓ＋Ａ６４ＸＸ４　
＋Ａ６ＳＸＸＳ　＋Ａｂｂ×Ｘ６＋　Ａ　ｂ　ｑ　Ｘ　
Ｘ　７　　＋　Ａ　ｂ　ｓ　Ｘ　Ｘ　８）　　　　　・
・・　（７）Ｙｖ　　−（Ａｔ＋ＸＸ＋　　＋ＡｔｚＸ
Ｘｚ　　＋Ａ？３ＸＸ３＋Ａｑａ×Ｘａ　　＋Ａｔ５Ｘ
　ＸＳ　　＋Ａ？６Ｘ　Ｘｂ＋ＡｔｔＸＸｔ　＋Ａｔ５
ＸＸｉ　）　　　　・・・　（８）Ｙ　ｓ　＝　（Ａ　
ｅ　＋　Ｘ　Ｘ　＋　士Ａ８□Ｘ　Ｘ　２　＋　Ａ　ｓ
　３　Ｘ　Ｘ　３十Ａｅ４Ｘ　Ｘａ　＋　ＡｅｓＸ　Ｘ
ｓ　＋Ａ１６Ｘ　Ｘｂ十Ａｌ１７ＸＸ７　＋Ａｓ５ＸＸ
ｓ　）　　　　−（９）として表される。

従来は、これらの式（２）〜式（９）のそれぞれに対応
する演算を行う８＆ｌｌの演算回路を備えで、ＤＣＴ変
換部６１１の１次元ＤＣＴ変換処理をノ＼−ドウエア化
し、これらの演算回路を並行動作させることにより、１
次元ＤＣＴ変換処理の高速化を図っていた。

第１４図は、従来の１次元ＤＣＴ変換を行う直交変換回
路の例を示す図である。

第１４図において、１次元ＤＣＴ変換回路は、定数メモ
リ７０１と演算回路７０２とから構成されている。この
定数メモリ７０１は、上述した変換定数Ａを格納してお
り、演算回路７０２のレジスタ７１２への画像データの
第ｉ列Ｘの各成分の入力に応じて、対応する列の８個の
成分をレジスタ７１１１〜７１１６を介して、８個の乗
算器７２１、〜７２１８にそれぞれ入力する。これに応
じて、これらの乗算器７２１１〜７２１ｅにより、上述
した各画素データとこの画素データの入力に応して入力
される変換定数のそれぞれとが順次に乗算され、上述し
た弐（２）〜弐（９）の各項の計算が行われる。また、
この乗算結果をレジスタ７２２１〜７２２．を介して、
それぞれ対応する積算回路７３０、〜７３０８に入力し
、この積算回路７３０Ｉ〜７３０．により、１列分の画
素データについて順次に積算することにより、上述した
式（２）〜式（９）の右辺の計算が行われる。このよう
にして求められた１次元ＤＣＴ変換結果の第ｉ列Ｙの各
成分は、レジスタ７４１１〜７４１ａに一旦保持され、
マルチプレクサ７５１を介して順次に出力される。但し
、第１４図において、各レジスタは記号Ｒで示した。

また、２次元目のＤＣＴ変換処理も、同様の演算回路を
用いて行われる。

［発明が解決しようとする課題］上述したように、式（２）〜式（８）を単純にハードウ
ェアに置き換えた構成の直交変換回路においては、１列
の画像データを１次元ＤＣＴ変換するために、８個の乗
算器と８個の加算器とが、乗算動作および積算動作を８
回ずつ繰り返して、１列分の画像データを１次元ＤＣＴ
変換していた。

ところで、上述した変換定数Ａは、第１５図に示すよう
に、第２行〜第８行の各成分が互いに相殺する構成とな
っている。このため、画像データの第ｉ列Ｘの各成分の
値が同一である場合は、上述した式（３）〜式（９）の
各項が互いに相殺して、１次元ＤＣＴ変換結果の第ｉ列
Ｙの第２行〜第８行に対応する成分（Ｙ　ｚ〜ＹＩｌ）
の値は零となる。−方、変換定数Ａの第１行の８個の成
分の値は数値ｒｌｘであるので、１次元ＤＣＴ変換結果
の第ｉ列Ｙの第１行に対応する成分の値は、画像データ
の第ｉ列Ｘの第１行に対応する成分Ｘ、にブロックの行
数に相当する数値ｆ８Ｊを乗じた値となる。

但し、第１５図においては、変換定数ムの成分の値を２
′２倍して、整数形式で表した。

同様に、１次元ＤＣＴ変換結果を転置して得た行列）、
の第ｉ列ｈ１の各成分の値が同一である場合も、２次元
目のＤＣＴ変換結果Ｈ２の第ｉ列ｈ２の第２行〜第８行
に対応する成分の値は零となり、第１行に対応する成分
の値は、行列Ｈ１の第ｉ列ｈ１の第１行に対応する成分
ｈｌｓを８倍した値となる。

このように、変換定数＾の構成から演算結果が予想でき
る場合に、上述した演算を実行するのは無駄である。従
って、このような無駄な演算を省くことにより、１次元
ＤＣＴ変換処理に要する時間を短縮することが可能とな
る。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、無駄な演算を削減し士、高速に直交変換を行う直
交変換方法および直交変換回路を提供することを目的と
する。

ＣｅＪＷｌを解決するための手段〕第１図は、本発明の直交変換方法の原理を示す図である
。

また、第２図は本発明の直交変換回路の原理ブロック図
である。

第１図（ａ）において、請求項１の発明は、Ｎ×Ｎ画素
からなるブロックごとに画像データを２次元直交変換し
た結果を量子化し、符号化して、画像データを圧縮する
画像データ圧縮装置の直交変換方法において、画像デー
タのプロ・ンクの各列が同一の値を有する成分から形成
されているか否かを判定し、同一の値を有する成分から
形成されるとされた場合に、該当する列の第１行に対応
する成分をＮ倍した値を１次元目の直交変換結果の対応
する成分とするとともに他の成分の値を零とする簡易変
換処理を行い、他の成分と異なる値を有する成分がある
とされた場合に、該当する列の各成分に対して、１次元
直交変換に相当する演算を行い、ブロックの全ての列に
ついての処理が終了した後に、得られた１次元目の直交
変換結果からなるＮ行Ｎ列の行列を転置し、得られた転
置行列に対して、２次元目の直交変換に相当する演算を
行い、得られた２次元目の直交変換結果の行列を再び転
置して、ブロックを２次元直交変換した結果である係数
行列を得る第１図伽）において、請求項２の発明は、Ｎ×Ｎ画素か
らなるブロックごとに画像データを２次元直交変換した
結果を量子化し、符号化して、画像データを圧縮する画
像データ圧縮装置の直交変換方法において、ブロックに
対応する１次元目の直交変換結果を求め、得られたＮ行
Ｎ列の行列を転置し、得られた転置行列の各列が同一の
値を有する成分から形成されているか否かを判定し、同
一の値を有する成分から形成されるとされた場合に、該
当する列に対して簡易変換処理を行い、他の成分と異な
る値を有する成分があるとされ場合に、該当する列の各
成分に対して１次元直交変換に相当する演算を行い、得
られた２次元目の直交変換結果を転置して、ブロックに
対応する係数行列を得る。

第２図（ａ）において、請求項３の発明は、Ｎ×Ｎ画素
からなるブロックごとに画像データを２次元直交変換し
た結果を量子化し、符号化して、画像データを圧縮する
画像データ圧縮装置の直交変換回路において、以下の各
手段を備えて構成されている。

格納手段１１１は、入力されるブロックに含まれる画像
データをＮ行Ｎ列の行列として格納し、この行列の各列
を順次に出力する。

第１判定手段１２１は、格納手段１１１に入力される各
列の画像データが、同一の値を有する成分から形成され
ているか否かを判定する。

第１変換手段１３０は、Ｎ行Ｎ列の行列の１列分の成分
の入力に応じて、１次元直交変換に相当する演算を行う
演算手段１３１と、行列の１列分の成分に対して、簡易
変換処理を行う簡易変換手段１３２と、第１判定手段１
２１による判定結果に応じて、演算手段１３１と簡易変
換手段１３２とのいずれか一方を選択して、格納手段Ｉ
ｌｌに格納された画像データの各列を入力する第１選択
手段１３３とを有し、得られたＮ行Ｎ列の行列の各列を
ブロックに対応する１次元目の直交変換結果として出力
する。

第１転置手段１４１は、入力される１次元目の直交変換
結果の各列を転置行列の対応する行の成分として出力す
る。

第２次元直交変換手段１５１は、第１転置手段１４１に
よって得られた転置行列に対して１次元直交変換処理を
行い、得られたＮ行Ｎ列の行列の各列を２次元目の直交
変換結果として出力する。

第２転置手段１４２は、入力される２次元目の直交変換
結果の各列を転置して、プロ、りに対応する係数行列の
各行を得る。

第２図■）において、請求項４の発明は、Ｎ×Ｎ画素か
らなるブロックごとに画像データを２次元直交変換した
結果を量子化し、符号化して、画像データを圧縮する画
像データ圧縮装置の直交変換回路において、以下の各手
段を備えて構成されている。

第１次元直交変換手段１６１は、入力される画像データ
のブロックに対して１次元直交変換処理を行って、得ら
れたＮ行Ｎ列の行列の各列を１次元目の直交変換結果と
して出力する。

第１転置手段１４１は、入力される１次元目の直交変換
結果の各列を転置行列の対応する行として出力する。

第２判定手段１２２は、第１次元直交変換手段１６１の
出力に基づいて、転置行列の各列が同一の値を有する成
分から形成されているか否かを判定する。

第２変換手段１７１は、Ｎ行Ｎ列の行列の１列分の成分
の入力に応じて、１次元直交変換に相当する演算を行う
演算手段１３１と、行列の１列分の成分に対して、簡易
変換処理を行う簡易変換手段１３２と、第２判定手段１
２２による判定結果に応じて、演算手段１３１と簡易変
換手段１３２とのいずれか一方を選択して、第１転置手
段１４１の出力を入力する第２選択手段１３４とを有し
、転置行列に対して１次元直交変換処理を行い、得られ
たＮ行Ｎ列の行列の各列を２次元目の直交変換結果とし
て出力する。

第２転置手段１４２は、入力される２次元目の直交変換
結果の各列を転置して、ブロックに対応する係数行列の
各行を得る。

第２図（ｂ）において、請求項５の発明は、請求項４記
載の直交変換回路において、入力されるブロックに含ま
れる画像データをＮ行Ｎ列の行列として格納し、この行
列の各列を順次に出力する格納手段１１１と、格納手段
１１１に入力される各列の画像データが、同一の値を有
する成分から形成されているか否かを判定する第１判定
手段１２１とを備えて構成される。

また、第１次元直交変換手段１６１が、Ｎ行Ｎ列の行列
の１列分の成分の入力に応じて、１次元直交変換に相当
する演算を行う演算手段１３１と、行列の１列分の成分
に対して、簡易変換処理を行う簡易変換手段１３２と、
第１判定手段１２１による判定結果に応じて、演算手段
１３１と簡易変換手段１３２とのいずれか一方を選択し
て、格納手段１１１に格納された画像データの各列を入
力する第１選択手段１３３とを有し、得られたＮ行Ｎ列
の行列の各列をブロックに対応する１次元目の直交変換
結果として出力する構成となっている。

第２図（ａ）および第２図（ｂ）において、請求項６の
発明は、請求項３〜請求項５のいずれかに記載の直交変
換回路において、簡易変換手段１３２が、２−行２１″
列の行列の１列分の成分の入力に応じて、第１行に対応
する成分を上位側へｍビットだけシフトして、該当する
成分を２ｍ倍した値を得るシフト手段１３５を備えて構
成されている。

〔作　用〕

請求項１の発明は、全ての画像データが同一の値からな
る列については簡易変換処理を行い、他の成分と異なる
値を持つ成分が含まれている列については１次元直交変
換に相当する演算を行うことにより、１次元目の直交変
換を行う際の演算量を削減することを可能とするもので
ある。

このようにして得られた１次元目の直交変換結果からな
る行列の転置行列に対して、２次元目の直交変換を行い
、更に、この２次元目の直交変換結果を転置することに
より、上述した画像データのブロックに対応する係数行
列が得られる。

請求項２の発明は、１次元目の直交変換結果の行列の転
置行列の中で、全ての成分が同一の値を有する列につい
ては簡易変換を行い、他の成分と異なる値を持つ成分が
含まれている列については１次元直交変換に相当する演
算を行うことにより、２次元目の直交変換を行う際の演
算量を削減することを可能とするものである。

請求項３の発明は、第１選択手段１３３が、第１判定手
段１２１による判定結果に応じて、演算手段１３１と簡
易変換手段１３２とのいずれかを選択し、格納手段１１
１に格納された画像データを入力することにより、同一
の値を有する画像データからなる列については、１次元
直交変換に相当する演算処理を上述した簡易変換処理に
置き換えて、１次元目の直交変換処理を行う際の演算量
を削減することを可能とするものである。

また、このようにして得られた１次元目の直交変換結果
を第１転置手段１４１によって転置し、得られた転置行
列に対して、第２次元直交変換手段１５１による２次元
目の直交変換を行い、第２転置手段１４２によって再び
転置することにより、画像データのブロックに対応する
係数行列が得られる。

請求項４の発明は、第２選択手段１３４が、第２判定手
段１２２による判定結果に応じて、演算手段１３１と簡
易変換手段１３２とのいずれかを選択し、第１次元直交
変換手段１６１と第１転置手段１４１によって得られた
転置行列の各列を入力することにより、同一の値を有す
る画像データからなる列については、１次元直交変換に
相当する演算処理を上述した簡易変換処理に置き換えて
、２次元目の直交変換処理を行う際の演算量を削減する
ことを可能とするものである。

このようにして得られた２次元目の直交変換結果を第２
転置手段１４２によって転置することにより、上述した
係数行列が得られる。

また、上述した第２判定手段１２２は、第１転置手段１
４１による転置動作と並行して、第１次元直交変換手段
１６１の出力に基づいて判定を行うので、この判定処理
により、２次元目の直交変換に要する時間が長くなるこ
とはない。

請求項５の発明は、請求項４の第１次元直交変換手段１
６１において、第１選択手段１３３が、第１判定手段１
２１による判定結果に応じて、演算手段１３１と簡易変
換手段１３２とのいずれかを選択して、格納手段１１１
に格納された画像データを入力し、同一の値を有する画
像データからなる列については、１次元直交変換に相当
する演算処理を上述した簡易変換処理に置き換えること
により、１次元目の直交変換処理および２次元目の直交
変換処理を行う際の演算量を削減することを可能とする
ものである。

請求項６の発明は、シフト手段１３５により、該当する
成分を上位側へｍビットだけシフトして、該当する成分
を２ｍ倍した結果を得ることにより、簡易変換手段１３
２による簡易変換処理を高速化することを可能とするも
のである。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第３図は、本発明の直交変換回路を適用した画像データ
圧縮装置の実施例構成を示す。

第４図〜第６図は、本発明の直交変換回路の実施例構成
を示す。

第７図は、ＤＣＴ変換部の実施例構成を示す。

ここで、第１図と実施例との対応関係について説明して
おく。

格納手段１１１は、バッファ２１１に相当する。

第１判定手段１２１は、判定回路２１２に相当する。

第２判定回路１２２は、判定回路２１６に相当する。

演算手段１３１は、演算回路２４２と定数メモリ２４３
とに相当する。

簡易変換手段１３２は、乗算器２４４と零発生回路２４
５とレジスタ２４６とマルチプレクサ２４７とに相当す
る。

選択手段１３３は、デマルチプレクサ２４１に相当する
。

第１変換手段１３０は、デマルチプレクサ２４１と演算
回路２４２と定数メモリ２４３と乗算器２４４と零発生
回路２４５とレジスタ２４６とマルチプレクサ２４７と
に相当する。

選択手段１３４は、直交変換回路２１３ｂのデマルチプ
レクサシフト手段１３５は、シフト回路２４８に相当する。

第１転置手段１４１は、転置回路２１４ａに相当する。

第２転置手段１４２は、転置回路２１４ｂに相当する。

第２次元直交変換手段１５１は、直交変換回路２１３ｂ
に相当する。

第１次元直交変換手段１６１は、直交変換回路２１３ａ
に相当する。

第２変換手段１７１は、デマルチプレクサ２４１と演算
回路２４２と定数メモリ２４３と乗算器２４４と零発生
回路２４５とレジスタ２４６とマルチプレクサ２４７と
に相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下実施例の
構成および動作について説明する。

第３図において、バッファ２１１と直交変換回路２１３
ａと転置回路２１４ａとバッファ２１５と直交変換回路
２１３ｂと転置回路２１４ｂとは、ＤＣＴ変換部２１０
を構成している。

イメージスキャナ（図示せず）などによって読み取られ
た画像データは、８×８画素かろなるブロックに分割さ
れ、このブロックの各列の成分がＩｌｌにバッファ２１
１に入力される。この画像データの入力動作と並行して
、判定回路２１２は、各列が同一の値を有する成分から
形成されているか否かを判定し、この判定結果に応じて
、上述した直交変換回路２１３ａが動作して、画像デー
タの各列に対応する１次元目のＤＣＴ変換処理を行う構
成となっている。上述した１次元目のＤＣＴ変換処理に
よって得られた行列Ｅ、の各列は、転置回路２１４ｂに
よって順次に転置され、バッファ２１５に上述した行列
Ｈ１の転置行列ＨＴＩの対応する行として格納される。

この転置動作と並行して、判定回路２１６により、直交
変換回路２１３ａの出力に基づいて、上述した転置行列
ＨＴ１の各列が同一の値を有する成分から形成されてい
るか否かが判定され、この判定結果に応じて、直交変換
回路２１３ｂが動作して、バッファ２１５に格納された
転置行列Ｈ”に対して２次元目のＤＣＴ変換処理を行う
構成となっている。この直交変換回路２１３ｂによって
得られた行列Ｈｚの各列が、上述した転置回路２１４ｂ
によって再び転置され、入力された画像データのブロッ
クに対応するＤＣＴ係数りの対応する行として出力され
る。

このようにして得られたＤＣＴ係数りの各成分は、線型
量子化部２２１において、量子化マトリクス保持部２２
２に格納された量子化マトリクスＶ　Ｔ　Ｈの対応する
成分に基づいて量子化され、得られた量子化係数ＤＱＬ
Ｉが、符号化部２３１により、符号表２３２に基づいて
符号化される。

以下、直交変換回路２１３ａ、２１３ｂの詳細構成およ
びＤＣＴ変換部２１０の動作について説明する。

第３図において、直交変換回路２１３ａは、デマルチプ
レクサ２４１と演算回路２４２と定数メモリ２４３と乗
算器２４４と零発生回路２４５と８個のレジスタ２４６
１〜２４６８　（図において記号Ｒで示す）とマルチプ
レクサ２４７とから構成されている。

上述した乗算器２４４と零発生回路２４５と８個のレジ
スタ２４６１〜２４６８とマルチプレクサ２４７とは、
簡易変換手段１３２を構成している。また、演算回路２
４２は、第１４図に示した従来の直交変換回路と同様に
構成されており、また、定数メモリ２４３には、上述し
た変換定数Ａが格納されている。

上述したように、画像データの１プロ・ンクの各列をバ
ッファ２１１に入力する動作と並行して、判定回路２１
２による判定動作が行われ、この判定結果が、デマルチ
プレクサ２４１０制御端子Ｔに入力される。

このデマルチプレクサ２４１は、制御端子Ｔへの入力に
応じて動作し、上述した判定回路２１２によって、入力
された１列分の画像データが全て同一の（直であるとさ
れたときに、該当する１列の画像データを出カポ−）Ａ
を介して出力し、他の成分と異なる値を有する成分があ
るとされたときに、該当する列の画像データを出力ボー
トＢを介して出力する構成となっている。

従って、１列分の全画像データが同一の値ではない場合
は、この列の画像データは、上述したデマルチプレクサ
２４１によって演算回路２４２に入力され、この演算回
路２４２により、定数メモリ２４３に格納された変換定
数Ａに基づいて、１次元目のＤＣＴ変換に相当する演算
が行われ、この演算結果が順次に出力される。

一方、１列分の全画像データが同一の値であるとされた
場合は、この列の画像データは、上述したデマルチプレ
クサ２４１によって、簡易変換手段１３２の乗算器２４
４に入力される。

この乗算器２４４は、最初に入力された画像データと１
ブロツクの行数に相当する数値Ｆ８．との乗算を行い、
この乗算結果をレジスタ２４６１に格納する構成となっ
ている。また、零発生回路２４５は、画像データ圧縮装
置の電源を投入したときなどに、数（＋！ｖＯ，ｎを発
生して、予め、７個のレジスタ２４６２〜２４６．にそ
れぞれ格納する構成となっている。従って、上述した乗
算器２４４によって得られた植がレジスタ２４６１に格
納されることにより、該当する１列分の画像データの１
次元目のＤＣＴ変換結果が得られ、マルチプレクサ２４
７により、この１列分のＤＣＴ変換結果が順次に８カさ
れる。

このように、入力された１列分の画像データが全て同一
の値を有する場合に、１次元ＤＣＴ変換処理を上述した
簡易変換処理に置き換えて、該当する列に対応する１次
元ＤＣＴ変換結果を得る構成とする。

従って、該当する列に対応する１次元ＤＣＴ変換結果は
、演算回路２４２によって８回の乗算処理と８回の積算
処理とを繰り返す代２ｍ）り６二簡易変換手段１３２の
乗算器２４４による１回の乗算処理によって求められる
。これにより、該当する１列について、７回の乗算処理
と８回の積算処理とを繰り返す演算処理が削減される。

上述したようにして、演算結果が予想できる無駄な演算
を削減して、１次元目のＤＣＴ変換処理に要する時間を
短縮することが可能となり、画像データを高速に圧縮す
ることができる。

更に、画像データを２ｍ×２ｍ画素のブロックに分割し
、これらのブロックごとに２次元ＤＣＴ変換を行う場合
は、第５図に示すように、上述した乗算器２４４の代わ
りにシフト回路２４８を用いて直交変換回路２１３ａを
構成してもよい。この場合は、このシフト回路２４８は
、最初に入力された画像データを上位側へｍピントシフ
トすることにより、該当する画像データを１ブロンクの
行数に相当する２ｍ倍した値を求め、この値をレジスタ
２４６．に格納すればよい。

一般に、乗算器に比べて、シフト回路は高速に動作する
ので、乗算器２４４を用いて直交変換回路２１３ａを構
成した場合に比べて、より、高速に１次元目のＤＣＴ変
換処理を行うことが可能となり、画像データ圧縮装置の
高速化を図ることができる。

次に、２次元目のＤＣＴ変換動作について説明する。

第６図に、直交変換回路２１３ｂの構成図を示す。

第６図において、判定回路２１６は、上述した転置回路
２１４ａに入力される１次元目のＤＣＴ変換結果の行列
Ｈ３の各列の８個の成分を他の列の対応する行番号の成
分とそれぞれ比較し、該当する成分が全て同一の値であ
る場合に、上述した行列Ｈ８の該当する行の成分が全て
同一であると判定し、他の場合は該当する行が他の成分
と異なる値を有する成分を含んでいると判定する。

転置回路２１４ａは、上述した行列Ｈ１の各列を転置行
列Ｈ”の対応する行としてバッファ２１５に格納するこ
とにより、行列の転置処理を行うので、行列Ｈ１の各行
は転置行列Ｈ”の対応する列となる。従って、バッファ
２１５が、転置行列１（Ｔ１の各列を順次に出力する際
に、判定回路２１６は、上述した行列Ｈ１の各行につい
ての判定結果を順次に出力して、直交変換回路２１３ｂ
に入力すればよい。

この直交変換回路２１３ｂは、上述した直交変換回路２
１３ａと同様に、判定回路２］６による判定結果に応じ
てデマルチプレクサ２４１が動作し、バッファ２１５か
ら出力された転置行列Ｈ”の各列の成分が同一の値から
なっている場合に、簡易変換手段１３２に該当する成分
を入力し、他の場合には演算回路２４２に入力する構成
となっている。

従って、転置行列Ｈ”の中の１列分の成分が全て同一の
値を有する列に対する２次元目のＤＣＴ変換処理は、乗
算器２４４と零発注回路２４５とレジスタ２４６とマル
チプレクサ２４７とからなる簡易変換手段１３２によっ
て行われる。一方、他の成分と異なる値を有する成分を
含む列に対する２次元目のＤＣＴ変換処理は、従来と同
様に、演算回路２４２と定数メモリ２４３とによって実
行される。

また、このようにして得られた２次元目のＤＣＴ変換結
果の行列Ｌ２の各列は、転置回路２１４ｂによって順次
に転置され、上述した画像データのブロックに対応する
ＤＣＴ係数りの対応する行として出力される。

また、上述した１次元目の直交変換回路２１３ａと同様
に、ブロックが２ｍ×２ｍ画素からなっている場合は、
２次元目の直交変換回路２１３ｂにおいて、乗算器２４
４の代わりにシフト回路２４８を用いて、入力される列
の最初の成分を上位側へｍビットだけシフトする構成と
してもよい。

ここで、１画面の中には、画像の背景部分のように変化
の少ない部分が多く含まれており、このようなブロック
は、同一の値を有する画像データからなる列を多く含ん
でいる。

従って、このような列に対する１次元ＤＣＴ変換に相当
する演算処理を上述した簡易変換手段１３２による簡易
変換処理に置き換えることにより、無駄な演算処理を削
減して、１次元目のＤＣＴ変換処理に要する時間を大幅
に短縮することが可能となり、画像データを高速に圧縮
する画像データ圧縮装置を実現することができる。

また、上述したようなプロ、りに対して１次元目のＤＣ
Ｔ変換処理を施して得られた行列Ｈ＋の転置行列Ｈ１′
にも、同一の値からなる列が多く含まれているので、上
述した簡易変換手段１３２を用いて、これらの列に対す
る２次元目のＤＣＴ変換処理を行うことにより、更に、
ＤＣＴ変換処理に要する時間を短縮することができる。

特に、コンピュータグラフィクスを圧縮する際には、１
画面を構成する各ブロックの中に全ての画素が同一の値
を有するブロックが多く含まれており、１次元ＤＣＴ変
換に相当する演算処理が簡易変換処理に置き換えられる
率が高いので、計算量の大幅な削減が期待でき、処理時
間の短縮効果が大きい。

また、第７図に示すように、バッファ２１５と直交変換
回路２１３ｂと転置回路２１４ｂとに代えて、切換回路
２１Ｂを備えてＤＣＴ変換部２１０を構成し、転置回路
２１４ａによって得られた転置行列ＨＴＩをバッファ２
１１に入力し、直交変換回路２１３ａにより、２次元目
のＤＣＴ変換処理を行う構成としてもよい。

この場合は、直交変換回路２１３ａは、判定回路２１６
による判定結果に応じて、２次元目のＤＣＴ変換処理を
行い、得られた２次元目のＤＣＴ変換結果Ｈ２が転置回
路２１４ａによって転置され、ＤＣＴ係数わが得られた
ときに、切換回路２１８が、このＤＣＴ係数りを出力す
ればよい。

このように、１次元目のＤＣＴ変換処理と２次元目のＤ
ＣＴ変換処理とを同一の直交変換回路２１３ａを用いて
実行する構成とすることにより、ＤＣＴ変換部２１０の
回路規模を小型化することができる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、同一の値を有する成
分からなる列に対する１次元直交変換に相当する演算処
理を簡易変換処理に置き換えることにより、無駄な演算
を削減して、２次元直交変換処理に要する時間を短縮し
、高速に画像データを圧縮する画像データ圧縮装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直交変換方法の原理を示す図、第２図
は本発明の直交変換回路の原理ブロック図、第３図は本発明の直交変換回路を適用した画像データ圧
縮装置の実施例構成図、第４図〜第６図は本発明の直交変換回路の実施例構成図
、第７図はＤＣＴ変換部の実施例構成図、第８図は従来の
画像データ圧縮装置の構成図、第９図はブロツクの例を
示す図、第１０図はＤＣＴ係数を示す図、第１１図は量子化マトリクスＶ　ＴＨを示す図、第１２
図は量子化係数ＤＱＬＩを示す図、第１３図は走査順序
の説明図、第１４図は従来の直交変換回路の構成図、第１５図は変
換定数Ａを示す図である。図において、ＩＩＩは格納手段、１２１は第１判定手段、１２２は第２判定手段、１３０は第１変換手段、１３１は演算手段、１３２は簡易変換手段、１３３は第１選択手段、１３４は第２選択手段、】３５はシフト手段、１４１は第１転置手段、１４２は第２転置手段、１５１は第２次元直交変換手段、１６１は第１次元直交変換手段、１７１は第２変換手段、２１０．６１１はＤＣＴ変換部、２１１．２１５はハ、ファ、２１２．２１６は判定回路、２１３は直交変換回路、２１４は転置回路、２１８は切換回路、２２１．６２１は線型量子化部、２２２は量子化マトリクス保持部、２３１．６３１は符号化部、２３２は符号表、２４１はデマルチプレクサ、２４２．７０２は演算回路、２４３．７０１は定数メモリ、２４４．７２１は乗算器、２４５は零発生回路、２４６．７１１，７１２，７２２．７４１はレジスタ、２４７．７５１はマルチプレクサ、２４８はシフト回路、７３０は積算回路である。１■ 本発明の直交変換回路を通用した画像データ圧縮装置の
実施例構成図第３図（ａ）本発明ζ （′ｂ））直交変換方法の原理を示す図第１図「ｉｉｉ換回路ｌイ３ａ−７本発明の直交変換回路の実施例構成図「ｉフｊ換回路２１３ａ　　　　−Ｔ本発明の直交変換回路の実施例構成図本発明の直交変換回路の実施例構成図第６図ＤＣＴ変換部の実施例構成図第７図従来の画像データ圧縮装置の構成図第８図ブロックの例を示す図第９図ＤＣＴ係数りの例を示す図第１０図量子化マトリクスＶＴＭを示す図第１１図量子化係数Ｉ）ｏｕの例を示す図第１２図走査順序の説明図第１３図変換定数Ａを示す図第１５図従来の直交変換回路の構成図第１４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎ×Ｎ画素からなるブロックごとに画像データを
２次元直交変換した結果を量子化し、符号化して、画像
データを圧縮する画像データ圧縮装置の直交変換方法に
おいて、前記画像データのブロックの各列が同一の値を有する成
分から形成されているか否かを判定し、同一の値を有す
る成分から形成されるとされた場合に、該当する列の第
１行に対応する成分をＮ倍した値を１次元目の直交変換
結果の対応する成分とするとともに他の成分の値を零と
する簡易変換処理を行い、他の成分と異なる値を有する成分があるとされた場合に
、該当する列の各成分に対して、１次元直交変換に相当
する演算を行い、前記ブロックの全ての列についての処理が終了した後に
、得られた１次元目の直交変換結果からなるＮ行Ｎ列の
行列を転置し、得られた転置行列に対して、２次元目の直交変換に相当
する演算を行い、得られた２次元目の直交変換結果の行列を再び転置して
、前記ブロックを２次元直交変換した結果である係数行
列を得ることを特徴とする直交変換方法。
（２）Ｎ×Ｎ画素からなるブロックごとに画像データを
２次元直交変換した結果を量子化し、符号化して、画像
データを圧縮する画像データ圧縮装置の直交変換方法に
おいて、前記ブロックに対応する１次元目の直交変換結果を求め
、得られたＮ行Ｎ列の行列を転置し、得られた転置行列の各列が同一の値を有する成分から形
成されているか否かを判定し、同一の値を有する成分から形成されるとされた場合に、
該当する列に対して前記簡易変換処理を行い、他の成分と異なる値を有する成分があるとされた場合に
、該当する列の各成分に対して１次元直交変換に相当す
る演算を行い、得られた２次元目の直交変換結果を転置して、前記ブロ
ックに、対応する係数行列を得ることを特徴とする直交
変換方法。
（３）Ｎ×Ｎ画素からなるブロックごとに画像データを
２次元直交変換した結果を量子化し、符号化して、画像
データを圧縮する画像データ圧縮装置の直交変換回路に
おいて、入力される前記ブロックに含まれる画像データをＮ行Ｎ
列の行列として格納し、この行列の各列を順次に出力す
る格納手段（１１１）と、前記格納手段（１１１）に入力される各列の画像データ
が、同一の値を有する成分から形成されているか否かを
判定する第１判定手段（１２１）と、Ｎ行Ｎ列の行列の１列分の成分の入力に応じて、１次元
直交変換に相当する演算を行う演算手段（１３１）と、
前記行列の１列分の成分に対して、前記簡易変換処理を
行う簡易変換手段（１３２）と、前記第１判定手段（１
２１）による判定結果に応じて、前記演算手段（１３１
）と前記簡易変換手段（１３２）とのいずれか一方を選
択して、前記格納手段（１１１）に格納された前記画像
データの各列を入力する第１選択手段（１３３）とを有
し、得られたＮ行Ｎ列の行列の各列を前記ブロックに対
応する１次元目の直交変換結果として出力する第１変換
手段（１３０）と、入力される１次元目の直交変換結果の各列を転置行列の
対応する行の成分として出力する第１転置手段（１４１
）と、前記第１転置手段（１４１）によって得られた転置行列
に対して１次元直交変換処理を行い、得られたＮ行Ｎ列
の行列の各列を２次元目の直交変換結果として出力する
第２次元直交変換手段（１５１）と、入力される２次元目の直交変換結果の各列を転置して、
前記ブロックに対応する係数行列の各行を得る第２転置
手段（１４２）とを備えて構成することを特徴とする直交変換回路。
（４）Ｎ×Ｎ画素からなるブロックごとに画像データを
２次元直交変換した結果を量子化し、符号化して、画像
データを圧縮する画像データ圧縮装置の直交変換回路に
おいて、入力される前記画像データのブロックに対して１次元直
交変換処理を行って、得られたＮ行Ｎ列の行列の各列を
１次元目の直交変換結果として出力する第１次元直交変
換手段（１６１）と、入力される１次元目の直交変換結
果の各列を転置行列の対応する行として出力する第１転
置手段（１４１）と、前記第１次元直交変換手段（１６１）の出力に基づいて
、前記転置行列の各列が同一の値を有する成分から形成
されているか否かを判定する第２判定手段（１２２）と
、Ｎ行Ｎ列の行列の１列分の成分の入力に応じて、１次元
直交変換に相当する演算を行う演算手段（１３１）と、
前記行列の１列分の成分に対して、前記簡易変換処理を
行う簡易変換手段（１３２）と、前記第２判定手段（１
２２）による判定結果に応じて、前記演算手段（１３１
）と前記簡易変換手段（１３２）とのいずれか一方を選
択して、前記第１転置手段（１４１）の出力を入力する
第２選択手段（１３４）とを有し、前記転置行列に対し
て１次元直交変換処理を行い、得られたＮ行Ｎ列の行列
の各列を２次元目の直交変換結果として出力する第２変
換手段（１７１）と、入力される２次元目の直交変換結果の各列を転置して、
前記ブロックに対応する係数行列の各行を得る第２転置
手段（１４２）と、を備えて構成することを特徴とする直交変換回路。
（５）請求項４記載の直交変換回路において、入力され
る前記ブロックに含まれる画像データをＮ行Ｎ列の行列
として格納し、この行列の各列を順次に出力する格納手
段（１１１）と、前記格納手段（１１１）に入力される各列の画像データ
が、同一の値を有する成分から形成されているか否かを
判定する第１判定手段（１２１）とを備え、前記第１次元直交変換手段（１６１）が、Ｎ行Ｎ列の行列の１列分の成分の入力に応じて、１次元
直交変換に相当する演算を行う演算手段（１３１）と、前記行列の１列分の成分に対して、前記簡易変換処理を
行う簡易変換手段（１３２）と、前記第１判定手段（１
２１）による判定結果に応じて、前記演算手段（１３１
）と前記簡易変換手段（１３２）とのいずれか一方を選
択して、前記格納手段（１１１）に格納された前記画像
データの各列を入力する第１選択手段（１３３）とを有
し、得られたＮ行Ｎ列の行列の各列を前記ブロックに対応す
る１次元目の直交変換結果として出力する構成であることを特徴とする直交変換回路。
（６）請求項３〜請求項５のいずれかに記載の直交変換
回路において、前記簡易変換手段（１３２）が、２＾ｍ行２＾ｍ列の行
列の１列分の成分の入力に応じて、第１行に対応する成
分を上位側へｍビットだけシフトして、該当する成分を
２＾ｍ倍した値を得るシフト手段（１３５）を備えたことを特徴とする直交変換回路。