JPH04200079A - 画像データ復元装置 - Google Patents

画像データ復元装置

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JPH04200079A
JPH04200079A JP2332919A JP33291990A JPH04200079A JP H04200079 A JPH04200079 A JP H04200079A JP 2332919 A JP2332919 A JP 2332919A JP 33291990 A JP33291990 A JP 33291990A JP H04200079 A JPH04200079 A JP H04200079A
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昌弘 福田
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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] 原画像をそれぞれが複数の画素(N X N)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、ブ
ロック内の複数の画素の階調値を2次元離散コサイン変
換(AI)CT)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した符号データから画像を復
元する方法及び装置に関し、 回路規模を増加させずに逆DCT変換による画像復元を
高速化することを目的とし、 復号されたDCT係数の内、列のN個または後半のN/
2個が全て零でない列に対してのみ、逆1) CT変換
を行い、DCT逆変換はN個の乗算器と加算器及びN個
の累積加算結果を保持するラッチで構成され、パイプラ
イン処理により逆変換演算を行うように構成する。 [産業上の利用分野] 本発明は、データ圧縮された画像を復元する画像データ
復元装置に関し、特に、多値画像を複数の画素からなる
ブロックに分割して、ブロック内の画素を直交変換した
後に符号化した多値画像の直交変換符号化データから画
像を復元する画像データ復元装置に関する。 数値データに比べて情報量か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。 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(A+1aplive
Disc「ete Co51ne T+anslo+m
以下、略してFADCTJと称する)について次に説明
する。 ADCTは、画像を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、「DCT」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、求めた量子
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6図に示すADCTの基本構成図に従って、初号化動
作を詳細に説明する。 まず画像を第10図に示す8×8画素からなるブロック
に分割し、端子53から2次元DCT変換部54に入力
する。2次元DCT変換部54ては、入力された画信号
をDCTにより、直交変換して、第11図に示す空間周
波数分布の係数に変換し、線形量子化部55に出力する
。 具体的には、第7図に示すように、端子63より入力さ
れた画信号は1次元DCT変換部60で1次元DCT変
換され、転置部61でブロック内の係数の行と列を入れ
換え(転置)、1次元DCT変換部62に出力される。 1次元DCT変換部62では、1次元DCT変換部60
と同様に1次元DCT変換され、転置部63に出力する
。転置部63では、転置部61と同様の転置処理を行い
端子64に出力する。 このような処理を画像データの全ブロックについて行う
ことでDCT係数に変換される。 再び第6図を参照するに、線形量子化部55は、入力し
たDCT係数を、視覚実験により決められた第12図に
示す閾値で構成する量子化マトリクス59により線形量
子化し、例えば第13図に示す量子化DCT係数が得ら
れる。第13図に示すように量子化DCT係数は、閾値
より小さい値のDCT係数はOとなり、DC成分とわず
かのAC成分のみが値をもつ量子化DCT係数が生成さ
れる。 2次元的に配列された量子化DCT係数は、第14図に
示すジグザグスキャンと呼ばれる走査順序に従って1次
元に変換され、可変長符号化部56に入力される。可変
長符号化部56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Oでない係数)の値(以下、
「インデックス」と称する)とそこまでの無効係数(値
がOの係数)のランの長さ(以下、「ラン」と称する)
を、ブロック毎に可変長符号化する。DC。 AC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27を用いて符号化さ
れ、得られた符号データは順次、端子58より出力され
る。 一方、符号データは以下の方法により画像に復元される
。 第8図にADCTの復元回路の構成図を示し、第9図に
2次元逆DCT変換部の構成図を示す。゛第8図におい
て、端子70から入力された符号データは、可変長復号
部71に入力される。可変長復号部71ては、第6図の
符号表57のハフマン・テーブルと逆のテーブルで構成
する復号表72により、入力された符号データをインデ
ックスとランの固定長データに復号し、逆量子化部73
に出力する。逆量子化部73は、量子化マトリクス59
の各々で乗算することにより、入力された量子化係数を
逆量子化してDCT係数を復元し、2次元逆DCT変換
部74に出力する。 2次元逆DCT変換部74は、入力されたDCT係数を
逆DCT変換により直交変換し、空間周波数分布の係数
を画信号に変換する。具体的には、第9図に示すように
、端子80より入力されたDCT係数は1次元逆DCT
変換部81て1次元逆DCT変換され、転置部82に出
力される。転置部82は、1ブロツク内の係数の行と列
を入れ換えて1次元逆DCT変換部83に出力する。1
次元逆DCT変換部83は、入力された転置後の係数を
再び1次元逆DCT変換し、転置部84に出力する。転
置部84は、転置部82と同様に再度1ブロツク内の係
数の行と列を入れ換え、得られた信号を端子85から出
力することにより、画像が復元される。 [従来の技術] 第8図に示した従来の1次元逆DCT変換部81.83
は、1ブロツクを8×8画素構成とした場合、1列の8
画素に対して、(式1)〜(式9)に示すマトリクス演
算で逆DCT演算を行うことにより、1列の画像を復元
している。尚、(式1)〜(式9)において[XII 
]〜[X81 ]は1列のDCT係数、[Yll ]〜
[Y811は1列の復元画像信号、[All ]〜[A
88 ]は変換定数である。 Yll  All Al2 Al3 Al4 Al5 
Al6 Al7 A18  X1lY2+    A2
+  A22  ム2:l  A24  A25  A
26  A2’l  八28   X2+Y31  A
31 A32 A33 A34 A35 A36 A3
7 A38  X31Y41 = A41^41^43
 A44^45^46^47^48  X4]Y51 
 A51 A52 A53 A54 A55 A56 
A57^58  X51Y61  A61 A62 A
63 A64 A65 A66 A67 A68  X
6lY7+  A71 A72^73^74 A75^
76 A77^78  X71Y81  A81 A8
2 A83 A84 A85 A86 Al17 A8
8  X81(式1) %式% −F11+F12+F134F14+FI5+FI6+
FI7+F18  (式2)Y21  =A21tX1
1+A22本X2++A23tX3++A24$X41
+^25*X51+A26*X61+A27tX7++
A28*X8l−F2++F22十F23十F24+F
25+F26十F27+F28   (式3)YB2 
=^31零X11+A32sX21+A33tX31+
A34tX41+A35傘X51+^361X61+^
37本X7+十人3HX81=F31+F32+F33
+F34+F35+F36+F37+F3g   (式
4)%式%] =F41+F42+F43+F44+F45+F46+
F47+F48  (式5)Y51  =A51$X1
]+^52tX21+A33tX31+A34tX41
+A35tX51+^56tX61+^57零X71+
A38tX81=F5]+F52+F53+F54+F
55+F56+F57+F58   (弐6)Y61 
−^61tX11+^62零x21+A63零X31+
A6UX4]+A651X51+A66$X61+A6
7本X71+A68tX81−F61+F62+F63
+F64+F65+F66+F67+F68  (式7
)%式% =F7+十F?2十F73+F74+F75+F76+
F77+F78   (式8)YB2 −へ81tX1
14八82本X2++人83tX31+A34tX41
十人85tX51+A86本X61+人87tX71+
A384X81−F81+F82+F83+F84+F
85+F86+F87+F88   (式9)[発明か
解決しようとする問題点] しかしなから、このような従来の画像データ復元装置に
おいては、DCT係数を画像に復元する際、全てのブロ
ックの画素のDCT係数を逆DCT変換していため、画
像復元に時間かかかる問題かあった。 即ち、1ブロツクを8×8画素とした場合、逆DCT変
換は8×8のマトリクス演算であり、1画素の変換に8
回の乗算と8回の加算を行うため、■ブロックの64画
素の変換には512回の乗算と512回の加算が必要と
なる。このため、1画面の全てのブロックの画素を逆D
CT変換した場合は、画像復元の高速化か困難であると
いう問題があった。 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、回路を増加させることなく逆DCT変換による画
像復元を高速化できる画像データの復元装置を提供する
を目的とする。
【課題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(N×N
;Nは正の整数)からなる複数のブロックに分割して得
られる各ブロックごとに、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した符号
データから画像を復元する画像データ復元装置を対象と
する。 このような画像データ復元装置につき本発明にあっては
、復号されたN×N個のDCT係数を保持するDCT係
数保持手段1と、N×N個のDCT係数の中で所定のM
個単位に計数値が零であるか否かを検出する零検出手段
2と、N個の乗算器と加算器、およびN個の累積加算結
果を保持するラッチで構成され、入力されたDCT係数
を逆DCT変換して画像信号に復元する逆DCT変換手
段3とを設けたことを特徴とする。 ここで逆DCT変換手段3は、データの入力、乗算、加
算及び変換結果の出力処理を同時に行うよう制御する変
換制御手段4を備える。 また逆DCT変換手段3は、零検出手段2の検出結果に
基づき、I) CT係数保持手段1に保持されているD
CT係数の内、列のN個または後半のN/2個か全て零
でない列に対してのみ、逆DCT変換を行うことを特徴
とする。 更に逆DCT変換手段3は、DCT係数保持手段1から
N個のDCT係数が読出された列では、所定数りの演算
サイクルで演算し、前半のN/2個のDCT係数が読出
された列では、L/2の演算サイクルで演算する。 この演算サイクルに伴い変換制御手段4は、DCT係数
保持手段1から列のN個のDCT係数が読出されたとき
には、N個の逆DCT変換結果を1サイクルで出力し、
列の前半のN/2個のDCT係数が続出されたときには
、N個の逆DCT変換結果を1/2サイクルで出力する
【作用】
このような構成を備えた本発明の画像データ復元装置に
よれば、逆DCT演算回路をN組の乗算器と加算器で構
成し、各演算をパイプライン処理で接続するときに、復
号されたDCT係数をN個単位に零であるか否かを判定
し、N個が全て零の場合のみ、N個のDCT係数の逆D
CT演算処理をスキップすることにより、逆DCT演算
回路のパイプライン処理を壊すことなく、逆DCT変換
の演算回数を大幅に低減できる。 また、同様に復号されたDCT係数をN/2個単位に零
であるか否かを判定し、N/2個が全て零の場合には、
N/2個のDCT係数の逆DCT演算処理をスキップす
ると共に、復号したN個の変換係数の出力クロックを制
御することにより、逆DCT演算回路のパイプライン処
理を壊すことなく、逆DCT変換の演算回数を大幅に低
減できるので、簡単な回路で画像復元速度を向上させる
ことができる。
【実施例】
第2図は本発明の実施例構成図であり、第2図に第1図
の1次元逆DCT変換部の実施例ブロック図を示してい
る。尚、以下の説明は1ブロツクはNxN=8画素×8
画素構成とした場合を例にとる。 第1図において、符号化データから復元された。 1ブロツク分のDCT係数は端子100から人力されD
CT係数保持部101に書き込まれる。具体的には例え
ば第4図に示す1ブロツク分のDCT係数がDCT係数
保持部に書き込まれる。 DCT係数保持部101に保持された入力データは、零
検出器102において、4個単位に零検出される。第4
図のDCT係数の場合の零検出結果は次のようになる。 前半    後半 第1列   非零    非零 第2列  零    零 第3列  非零   零 第4列  零    零 第5列  零    零 第6列  非零   零 第7列   非零    非零 第4列  零    零 そして零検出器102で検出された結果は検出結果が係
数状態保持部103に保持される。 DCT係数保持部101に対する1ブロツク分の書き込
みが終了すると、続出制御部104は係数状態保持部1
03に保持される内容に従いDCT係数保持部101及
び変換定数保持部105から非零となるDCT係数と非
零に対応する変換定数を1次元逆DCT変換部106に
出力する。 1次元逆DCT変換部106は、入力するDCT係数を
順次保持するラッチ回路11と、変換定数保持部105
の定数メモリ105aから読出される8つの変換定数を
並列的に保持する8つのラッチ回路12〜19と、乗算
器とラッチ回路の組合せてなる8つの乗算部21〜28
と、加算器とラッチ回路の組合せでなる8つの加算部3
1〜38と、累積加算結果を保持する8つのラッチ回路
41〜48と、ラッチ回路41〜48の値を順次出力バ
ッファ109に読出すセレクタ5oとを備える。即ち、 1次元逆DCT変換部106による第4図のDCT係数
を対象とした逆DCT変換は第5図に示すように、 ■入力 ■乗算 ■加算 ■バッファリング ■出力 となる5段のパイプラインの演算ステップに従って行わ
れる。。 具体的に説明すると、まず第1列目の8個の係数〔X1
1〜X18〕が順次DCT係数保持部101から読出さ
れ、内部の5段のパイプライン処理により逆DCT変換
される。変換制御部107は、逆DCT変換された結果
(R41(1−1)〜R41(1−8))を順次出力バ
ッファ109に出力させる。このとき書込制御部110
は出力クロック制御部108の制御信号に従い変換結果
を出力バッファ109に書き込む。 出力クロック制御部108は、1次元逆DCT変換部1
06に入力されるDCT係数の状態、即ち係数状態保持
部103に格納された零検出結果を示す状態信号により
変換結果の書き込みサイクルを制御する。 このため最初の8個のデータ〔X11〜X81〕の入力
が終了したら、次のタイミングでは、オール零となって
いる第2列目を飛ばして非零となっている第3列の前半
4個の係数〔X13〜X43〕が順次DCT係数保持部
101から読出され、1次元逆DCT変換部106に入
力される。この場合、出力クロック制御部108は、係
数状態保持部103からの状態信号により今回の入力係
数の個数か4個であることを知るので、変換結果(R4
1(1−1,)〜R41(1−8))を出力するサイク
ルをパイプラインを制御する基本サイクルの半分て行う
よう制御する。このため既に演算が済んだ8個の変換結
果(R41(1,−1)〜R41、(1,−8))は、
半分の4サイクルで出力バッファ109に書き込まれる
。 以下同様に、係数状態保持部103からの状態信号に従
って、DCT係数保持部101から読出す係数の個数を
制御すると共に、次に1次元逆DCT変換部106に入
力される係数の個数が半分の4個の場合には、変換結果
を出力するサイクルをパイプラインを制御する基本サイ
クルの半分で行うよう制御する処理を繰り返すことによ
り、パイプラインを壊すことなく1次元逆DCT変換の
演算を行う。 以上の処理を1ブロツク単位に2回繰り返すことにより
、2次元逆DCT変換を行う。そして、1ブロツク毎、
1画面分繰り返すことにより、1画面分の画像か復元さ
れる。 尚、第5図の演算ステップにあっては、4個のDCT係
数の入力時には、0.5サイクルのダミーを入れて出力
のタイミングを8個入力に合わせているが、出力の読出
し速度を2倍にすれは0゜5のダミーは不要にできる。
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、逆DCT演算回路
をN組の乗算器と加算器によりパイプライン処理で演算
する構成とするとき、入力データの零検出をN/2個単
位に行い、列のN個が全て零の場合には、N個の入力デ
ータの逆DCT演算処理をスキップし、列のN/2個が
全て零の場合には、N/2個の入力データの逆DCT演
算処理をスキップすると共に、変換結果の出力サイクル
を制御することにより、逆DCT演算回路のパイプライ
ン処理を壊すことな(,2次元逆DCT変換の演算回路
を大幅に削減することができ、画像の復元処理の高速化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図: 第2図は本発明の実施例構成図: 第3図は本発明1次元逆DCT変換部の実施例ブロック
図; 第4図は復元された1ブロツク分のDCT係数の説明図
。 第5図は第3図の1次元逆DCT変換部の演算ステップ
説明図: 第6図はADCT方式の符号化回路の構成図;第7図は
第6図の2次元DCT変換部の構成図:第8図はADC
T方式の復元回路の構成図:第9図は第8図の2次元逆
DCT変換部の構成図:第10図は1ブロツクの原画像
信号説明図。 第11図は第10図の画像信号をDCT変換したときの
DCT係数説明図; 第12図は視覚に適応したDCT変換の閾値説明図; 第13図は第11図の閾値を用いて第10図のDCT係
数を量子化したときの量子化DCT係数説明図。 第14図は量子化DCT係数を量子化するための走査順
序説明図である。 図中、 1:DcT係数保持手段 2:零検出手段 3;逆DCT変換手段 4二変換制御手段 1.01:DCT係数保持部 102・零検出器 103:係数状態保持部 ]04:続出制御部 105・変換定数定数足部 105a・定数メモリ 106・1次元逆変換DCT変換部 108 出力クロック制御部 109・出力バッファ 110:書込制御部 11〜19.41〜48:ラッチ回路 21〜28:乗算部 31〜38.加算部 50・セレクタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)原画像をそれぞれが複数の画素(N×N;Nは正
    の整数)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した符号データから
    画像を復元する装置に於いて、 復号されたN×N個のDCT係数を保持するDCT係数
    保持手段(1)と、 N×N個のDCT係数の中で所定のM個単位に計数値が
    零であるか否かを検出する零検出手段(2)と、 N個の乗算器と加算器、およびN個の累積加算結果を保
    持するラッチで構成され、入力されたDCT係数を逆D
    CT変換して画像信号に復元する逆DCT変換手段(3
    )と、 を備えたことを特徴とする画像データ復元装置。
  2. (2)請求項1記載の画像データ復元装置に於いて、 前記逆DCT変換手段(3)は、データの入力、乗算、
    加算及び変換結果の出力処理を同時に行うよう制御する
    変換制御手段(4)を備えたことを特徴とする画像デー
    タ復元装置。
  3. (3)請求項2記載の画像データ復元装置に於いて、 前記逆DCT変換手段(3)は、前記零検出手段(2)
    の検出結果に基づき、DCT係数保持手段(1)に保持
    されているDCT係数の内、列のN個または後半のN/
    2個が全て零でない列に対してのみ、逆DCT変換を行
    うことを特徴とする画像データ復元装置。
  4. (4)請求項3記載の画像データ復元装置に於いて、 前記逆DCT変換手段(3)は、前記DCT係数保持手
    段(1)からN個のDCT係数が読出された列では、所
    定数Lの演算サイクルで演算し、前半のN/2個のDC
    T係数が読出された列では、L/2の演算サイクルで演
    算することを特徴とする画像データ復元装置。
  5. (5)請求項4記載の画像データ復元装置に於いて、 前記逆DCT変換手段(3)の変換制御手段(4)は、
    前記DCT係数保持手段(1)から列のN個のDCT係
    数が読出されたときには、N個の逆DCT変換結果を1
    サイクルで出力し、列の前半のN/2個のDCT係数が
    続出されたときには、該N個の逆DCT変換結果を1/
    2サイクルで出力することを特徴とする画像データ復元
    装置。
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