JPH04247770A - 画像データ圧縮方法および画像データ圧縮装置ならびに画像データ復元装置 - 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】

【０００１】

【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
方法および画像データ圧縮装置ならびにこの適応離散コ
サイン変換符号化方式による符号に基づいて、画像デー
タを復元する画像データ復元装置に関するものである。

【０００２】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（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｄｉｓｃｒｅｔ
ｅ　Ｃｏｓｉｎｅ　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８×８
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閾値（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。

【０００３】

【従来の技術】図１６に、従来のＡＤＣＴ方式を適用し
た画像データ圧縮装置の構成を示す。また、図１７に、
多値画像を分割して得られるブロックの例を示す。ＤＣ
Ｔ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変換と称する）処理を
行い、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Ｄと称する）に変換す
る。図１８に、このＤＣＴ係数Ｄの例を示す。

【０００４】このＤＣＴ係数Ｄの各成分は、線型量子化
部６２０のＤＣＴ係数入力部６２１によって順次に除算
器６２２に被除数として入力されている。また、この線
型量子化部６２０には、各周波数成分に対応する視覚適
応閾値からなる量子化マトリクスＶＴＨが予め与えられ
ており、この量子化マトリクスＶＴＨと１画面の符号化
に先立って入力される量子化パラメータとの積からなる
８行８列の行列が、量子化閾値ＱＴＨとして量子化閾値
保持部６２３に格納されている。上述した視覚適応閾値
は、各空間周波数成分に対する視覚の感度に関する実験
結果に基づいて予め定められたものであり、量子化制御
パラメータは、画像の量子化精度を決定する係数である
。

【０００５】従って、ＤＣＴ係数Ｄの各成分の入力に応
じて、上述した量子化閾値ＱＴＨの対応する成分を除数
として除算器６２２に入力することにより、ＤＣＴ係数
Ｄの各成分を視覚に適合した閾値を用いて量子化した量
子化係数が得られる。このようにして得られた量子化係
数からなる８行８列の行列（以下、量子化係数ＤＱＵと
称する）は、１次元配列に変換された後に符号化部６３
１に入力され、この符号化部６３１において、有効係数
（インデックス）とこのインデックスの前にある無効係
数の連続長（ラン）との組合せに変換される。

【０００６】この符号化部６３１には、出現頻度の高い
インデックスとランとの組合せに短い符号を割り当てて
、出現頻度の低い組合せには長い符号を割り当てた符号
表６３２が備えられており、この符号表６３２からこの
インデックスとランとの組合せに対応する符号を検索し
て置き換えることにより、上述した量子化係数ＤＱＵが
可変長符号化される。

【０００７】上述したＤＣＴ変換動作と量子化動作と符
号化動作とを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圧縮処理が行わ
れ、この圧縮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、一般に
、人間の視覚は、低い空間周波数に対する感度が高く、
高い空間周波数に対する感度は低くなっている。これに
応じて、上述した量子化マトリクスＶＴＨの各成分の値
は、図１９に示すように、低い空間周波数に対応する成
分の絶対値は小さく、逆に、高い空間周波数に対応する
成分の絶対値は大きく設定されている。このため、量子
化係数ＤＱＵは、図２０に示すように、ＤＣ成分を示す
行列の左上隅の成分とこのＤＣ成分の周囲にある低い空
間周波数成分を示す極く少数のＡＣ成分のみが零以外の
値を有する有効係数となり、大部分のＡＣ成分は値が零
である無効係数となる場合が多い。

【０００８】このように、量子化係数ＤＱＵに含まれる
有効係数がＤＣ成分とその周囲に集中している場合は、
図２１に示すジグザグスキャンと呼ばれる走査順序を用
いて、量子化係数ＤＱＵを走査することにより、有効係
数を連続した後に無効係数を連続している１次元配列を
得ることができる。また、このように有効係数が連続し
て走査された場合には、無効係数の連続長が零である旨
を示すランとインデックスとの組合せの出現頻度が高く
なるので、上述した符号表６３２においては、該当する
ランとインデックスの組合せに短い符号が割り当てられ
ている。

【０００９】このような画像の一般的な性質に基づいて
、従来は、ジグザグスキャンを用いて量子化係数ＤＱＵ
を１次元配列に変換し、上述したハフマン符号表を用い
て可変長符号化することにより、画像データの圧縮率を
高めていた。また、このようにして得られた符号化デー
タは、図２２に示す画像データ復元装置によって画像デ
ータに復元される。

【００１０】画像データ復元装置の復号部７１１は、上
述した符号表６３２とは逆に、符号に対応するランとイ
ンデックスとの組合せを示す復号表７１２を備えており
、順次に入力される符号を復号してインデックスとラン
との組合せを求め、これらに基づいて、量子化係数ＤＱ
Ｕを復元して逆量子化部７２０に入力する。この逆量子
化部７２０は、量子化係数ＤＱＵの各成分に量子化閾値
ＱＴＨの対応する成分を乗ずることにより、量子化係数
ＤＱＵの各成分を逆量子化し、ＤＣＴ係数Ｄを復元する
。

【００１１】このようにして得られた各ブロックに対応
するＤＣＴ係数Ｄに対して、逆ＤＣＴ変換部７３１が２
次元逆ＤＣＴ変換処理を行うことにより、各ブロックの
画像データが復元される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビルなどの
建築物を表す画像のように、画素の値が垂直方向につい
ては変化が乏しく、水平方向には変化の激しい画像をＤ
ＣＴ変換した場合は、図２３に示すように、量子化係数
ＤＱＵに含まれる有効係数は、行列の第１行に集中して
いる。逆に、画素の値が水平方向については変化が乏し
く、垂直方向には変化の激しい画像をＤＣＴ変換した場
合は、図２４に示すように、量子化係数ＤＱＵに含まれ
る有効係数は行列の第１列に集中している。

【００１３】従来は、このような画像の特徴にかかわら
ず、量子化係数ＤＱＵをジグザグスキャンを用いて１次
元配列としていた。このため、図２３や図２４に示した
ような量子化係数ＤＱＵを可変長符号化する際には、零
以外の値を有するランとインデックスとの組合せが多く
なるため、ＤＣ成分の周囲に有効係数が集中している場
合に比べて圧縮率が低下していた。

【００１４】また、階層復元を行う場合は、画像データ
圧縮装置により、ＤＣ成分およびその周囲の低い空間周
波数の成分から順次に画像データ復元装置側に送出され
る。この場合は、まず、ＤＣ成分の入力に応じて、画像
データ復元装置により、大まかな画像が復元され、この
大まかな画像に、順次に入力されるＡＣ成分に基づいて
復元した画像を重ね合わせることにより、順次に詳細な
画像を復元する。従って、図２０に示したように、量子
化係数ＤＱＵに含まれる有効係数がＤＣ成分の周囲に集
中している場合は、上述したようにして、スムースな階
層復元処理を行うことができる。

【００１５】しかしながら、上述した例（図２３，図２
４参照）のように、比較的高い空間周波数成分にも有効
係数が分布しているＤＣＴ係数にこの方式を適用すると
、低い階層において送信される係数は無効係数が多いた
め、画像がなかなか再現されず、高い階層に至るまで、
満足できる画質を得ることができなかった。本発明は、
画像の特徴に適した走査パターンを用いて可変長符号化
する画像データ圧縮方法および画像データ圧縮装置を提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】図１（ａ）　は、請求項
１の発明の画像データ圧縮方法の原理を示す図である。 請求項１の発明は、多値画像を表す画像データをＭ×Ｎ
画素からなるブロックごとに２次元直交変換して、直交
変換係数からなるＭ行Ｎ列の係数行列を求め、多値画像
を分割して得られる少なくとも１つの領域に含まれる各
ブロックに対応する係数行列において、零以外の値を有
する有効係数の分布傾向をそれぞれ解析し、得られた有
効係数の分布傾向に対応する走査パターンを領域ごとに
求め、係数行列の各成分を得られた走査パターンに従っ
て順次に量子化して、一連の量子化係数とし、この一連
の量子化係数を有効係数と値が零である無効係数が連続
する長さを示す無効係数連続長との組合せに変換し、有
効係数と無効係数連続長との組合せを対応する符号にそ
れぞれ置き換えて符号化することを特徴とする。

【００１７】図１（ｂ）　は、請求項２の発明の画像デ
ータ圧縮方法の原理を示す図である。請求項２の発明は
、多値画像を表す画像データをＭ×Ｎ画素からなるブロ
ックごとに２次元直交変換して、直交変換係数からなる
Ｍ行Ｎ列の係数行列を求め、各ブロックに対応する係数
行列の各成分を量子化して、量子化係数からなる量子化
係数行列を求め、多値画像を分割して得られる少なくと
も１つの領域に含まれる各ブロックに対応する量子化係
数行列における有効係数の分布傾向を解析し、得られた
有効係数の分布傾向に対応する走査パターンを領域ごと
に求め、得られた走査パターンに従って量子化係数行列
の各成分を並べて１次元配列とし、１次元配列に含まれ
る一連の量子化係数を有効係数と無効係数連続長との組
合せに変換し、有効係数と無効係数連続長との組合せを
対応する符号にそれぞれ置き換えて符号化することを特
徴とする。

【００１８】図２（ａ），（ｂ）　は、それぞれ請求項
１および請求項２記載の画像データ圧縮方法に、請求項
３の発明を適用した画像データ圧縮方法を表す流れ図で
ある。請求項３の発明は、請求項１および請求項２のい
ずれかに記載の画像データ圧縮方法において、一連の量
子化係数から少なくとも１つの量子化係数を抽出し、抽
出した量子化係数のみを有効係数として含む１次元配列
を有効係数と無効係数連続長との組合せに変換すること
を特徴とする。

【００１９】図３は、請求項４の発明の画像データ圧縮
装置の構成を示す図である。請求項４の発明は、多値画
像を表す画像データをＭ×Ｎ画素からなるブロックごと
に２次元直交変換して、変換係数からなる係数行列を求
める直交変換手段１１１と、多値画像を構成する全ての
ブロックに対応する係数行列を保持する係数行列保持手
段１１２と、全てのブロックに対応する係数行列が入力
され、これらの係数行列における有効係数の分布傾向を
解析して、得られた解析結果を出力する分布解析手段１
１３と、有効係数の分布傾向を表す解析結果の入力に応
じて、対応する走査パターンを作成する走査パターン作
成手段１１４と、係数行列保持手段１１２に対して、変
換行列の各成分の出力を走査パターンに従った順序で指
示する読出手段１１５と、入力される係数行列の各成分
を対応する量子化閾値を用いて順次に量子化し、対応す
る量子化係数として順次に出力する量子化手段１１６と
、順次に入力される一連の量子化係数を有効係数と無効
係数連続長との組合せで表して、対応する符号にそれぞ
れ置き換えることにより可変長符号化する符号化手段１
１７と、符号化手段１１７によって得られた符号化デー
タに走査パターンを示す情報を符号化情報として付加す
る付加手段１１８とを備えたことを特徴とする画像デー
タ圧縮装置。

【００２０】また、請求項５の発明は、請求項４記載の
画像データ圧縮装置において、読出手段１１５が、階層
復元指示の入力に応じて、各ブロックに対応して読み出
す成分の数を制限する制限手段１２１を備え、付加手段
１１８が、走査パターンを示す情報とともに制限手段１
２１による制限に関する情報を符号化情報として付加す
る構成であることを特徴とする。

【００２１】また、請求項６の発明は、請求項４記載の
画像データ圧縮装置において、分布解析手段１１３が、
多値画像を分割して得られる複数の領域ごとに、係数行
列における有効係数の分布傾向を解析する構成であるこ
とを特徴とする。図４は、請求項７の発明の画像データ
圧縮装置の構成を示す図である。請求項７の発明は、多
値画像を表す画像データをＭ×Ｎ画素からなるブロック
ごとに２次元直交変換して、変換係数からなる係数行列
を求める直交変換手段１１１と、入力される係数行列の
各成分を対応する量子化閾値を用いて量子化して量子化
係数からなる量子化係数行列を得る量子化手段１１６と
、多値画像を構成する全てのブロックに対応する量子化
係数行列をそれぞれ保持する量子化係数行列保持手段１
３２と、各ブロックに対応する量子化係数行列が入力さ
れ、これらの量子化係数行列における有効係数の分布傾
向を解析して、得られた解析結果を出力する分布解析手
段１３３と、有効係数の分布傾向の入力に応じて、対応
する走査パターンを作成する走査パターン作成手段１１
４と、量子化係数行列保持手段１３２に対して、量子化
係数行列の各成分の出力を走査パターンに従った順序で
指示する読出手段１３５と、順次に入力される一連の量
子化係数を有効係数と無効係数連続長との組合せで表し
て、対応する符号にそれぞれ置き換えることにより可変
長符号化する符号化手段１１７と、符号化手段１１７に
よって得られた符号化データに走査パターンを示す情報
を符号化情報として付加する付加手段１１８とを備えた
ことを特徴とする。

【００２２】また、請求項８の発明は、請求項７記載の
画像データ圧縮装置において、読出手段１３５が、階層
復元指示の入力に応じて、各ブロックに対応して読み出
す成分の数を制限する制限手段１２１を備え、付加手段
１１８が、走査パターンを示す情報とともに制限手段１
２１による制限に関する情報を符号化情報として付加す
る構成であることを特徴とする。

【００２３】また、請求項９の発明は、請求項７記載の
画像データ圧縮装置において、分布解析手段１３３が、
多値画像を分割して得られる複数の領域ごとに、量子化
係数行列における有効係数の分布傾向を解析する構成で
あることを特徴とする。図５は、請求項４記載の画像デ
ータ圧縮装置において、請求項１０の発明を適用した画
像データ圧縮装置構成を示す図である。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項４および請求
項７のいずれか記載の画像データ圧縮装置において、走
査パターン作成手段１１４に代えて、複数の走査パター
ンを格納している走査パターン格納手段１４１と、有効
係数の分布傾向に基づいて、複数の走査パターンのいず
れかを選択する選択手段１４２とを備えたことを特徴と
する。

【００２５】図６は、請求項１１の発明の画像データ復
元装置の構成を示す図である。請求項１１の発明は、入
力符号を対応する有効係数と無効係数連続長との組合せ
に置き換えて復号する復号手段１６１と、復号手段１６
１によって得られた有効係数と無効係数連続長とを対応
する量子化閾値を用いて逆量子化するとともに、符号化
データに付加された符号化情報に基づいて、得られた変
換係数からなる係数行列を復元する行列復元手段１６２
と、係数行列を２次元直交変換して、多値画像をを表す
画像データを復元する逆直交変換手段１６３とを備えた
ことを特徴とする。

【００２６】

【作用】請求項１の発明は、係数行列に含まれている有
効係数の分布傾向に対応した走査パターンを作成し、こ
の走査パターンを用いて各領域に含まれるブロックに対
応する係数行列の成分を量子化することにより、有効係
数の分布傾向に応じた順番で量子化係数を並べて１次元
配列とすることができる。これにより、有効係数が連続
している一連の量子化係数を得ることが可能となり、こ
の一連の量子化係数を可変長符号化することにより、高
い圧縮率を得ることができる。

【００２７】請求項２の発明は、量子化係数行列に含ま
れている有効係数の分布傾向に対応した走査パターンを
作成し、この走査パターンを用いて各領域に含まれるブ
ロックに対応する量子化係数行列の成分を１次元配列と
することにより、有効係数が連続している一連の量子化
係数を得ることが可能となる。従って、この一連の量子
化係数を可変長符号化することにより、高い圧縮率を得
ることができる。

【００２８】請求項３の発明は、上述した走査パターン
を用いて得られた一連の量子化係数から一部の量子化係
数を抽出することにより、有効係数の分布傾向に応じて
、抽出する成分を変更することができる。請求項４の発
明は、直交変換手段１１１によって得られた全てのブロ
ック分の係数行列が係数行列保持手段１１２に保持され
ており、走査パターン作成手段１１４が、分布解析手段
１１３による解析結果に対応する走査パターンを作成し
、読出手段１１５が、この走査パターンに基づいて、係
数行列を読み出して量子化手段１１６に入力する。これ
により、上述した走査パターンに従った順序で並んだ量
子化係数が得られ、この一連の量子化係数を符号化手段
１１７が符号化することにより、多値画像の特徴に適し
た走査パターンを用いて、画像データを可変長符号化す
ることができる。また、上述した走査パターンを示す情
報は、付加手段１１８により、符号化データに付加され
る。

【００２９】請求項５の発明は、制限手段１２１が、係
数行列保持手段１１２から有効係数として読み出す変換
係数の数を制限するので、量子化手段１１６により、各
ブロックに対応する係数行列の一部の成分のみを抽出し
て量子化し、これらの量子化係数を符号化手段１１７に
よって符号化することができる。また、この制限手段１
２１による制限に関する情報は、付加手段１１８により
、走査パターンを示す情報とともに符号化データに付加
される。

【００３０】請求項６の発明は、分布解析手段１１３が
、多値画像の各領域ごとに分布傾向を解析するので、各
領域に含まれるブロックを直交変換して得られた係数行
列における分布傾向に対応する走査パターンを用いて、
それぞれ該当する画像データを可変長符号化することが
できる。請求項７の発明は、量子化手段１３１により、
直交変換手段１１１によって得られた変換係数を量子化
してから量子化係数行列保持手段１３２に保持するとと
もに、分布解析手段１３３が、全てのブロック分の量子
化係数行列における有効係数の分布傾向を解析し、走査
パターン作成手段１１４は、この解析結果に対応する走
査パターンを作成する。この走査パターンに従って、読
出手段１３５が量子化係数行列保持手段１３２から該当
する量子化係数を読み出すことにより、上述した走査パ
ターンに従った順序で並んだ量子化係数が得られ、この
一連の量子化係数を符号化手段１１７が符号化すること
により、多値画像の特徴に適した走査パターンを用いて
、画像データを可変長符号化することができる。また、
上述した走査パターンを示す情報は、付加手段１１８に
より、符号化データに付加される。

【００３１】請求項８の発明は、制限手段１２１が、読
出手段１３５によって量子化係数行列保持手段１３２か
ら有効係数として読み出す変換係数の数を制限するので
、各ブロックに対応する量子化係数行列の一部の成分の
みを抽出して、これらの量子化係数を符号化手段１１７
によって符号化することができる。また、この制限手段
１２１による制限に関する情報は、付加手段１１８によ
り、走査パターンを示す情報とともに符号化データに付
加される。

【００３２】請求項９の発明は、分布解析手段１３３が
、多値画像の各領域ごとに分布傾向を解析するので、各
領域に含まれるブロックの変換係数を量子化して得られ
た量子化係数行列における分布傾向に対応する走査パタ
ーンを用いて、画像データを可変長符号化することがで
きる。請求項１０の発明は、選択手段１４２により、有
効係数の分布傾向の入力に対応する走査パターンを走査
パターン格納手段１４１から選択することにより、多値
画像の特徴に適した走査パターンを用いて、画像データ
を可変長符号化することができる。

【００３３】請求項１１の発明は、行列復元手段１６２
が、符号化情報に基づいて、復号手段１６１によって得
られた有効係数と無効係数連続長とから係数行列を復元
するので、逆直交変換手段１６３により、通常の２次元
直交変換処理を行うことにより、画像に適した走査パタ
ーンを用いて符号化された符号化データに基づいて、多
値画像を復元することができる。

【００３４】

【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。図７，図８，図１０，図１１，図１
２は、本発明の画像データ圧縮装置の実施例構成を示す
。図７において、画像データ圧縮装置は、ＤＣＴ変換部
２１１と線型量子化部２２１および符号化部２３１とを
係数行列保持手段１１２に相当するバッファ２１２を介
して接続した構成となっている。

【００３５】このＤＣＴ変換部２１１は、直交変換手段
１１１に相当するものであり、１画面の画像データを８
×８画素のブロックごとに２次元ＤＣＴ変換し、得られ
たＤＣＴ係数Ｄをバッファ２１２に順次に格納する構成
となっている。線型量子化部２２１は、量子化手段１１
６に相当するものであり、バッファ２１２から入力され
るＤＣＴ係数Ｄの各成分を量子化マトリクスＶＴＨの対
応する成分を用いて量子化し、量子化係数ＤＱＵの該当
する成分として符号化部２３１に入力する構成となって
いる。

【００３６】また、符号化部２３１は、符号化手段１１
７に相当するものであり、入力される量子化係数ＤＱＵ
の各成分をインデックスとランとの組合せに変換し、こ
のインデックスとランとの組合せに対応する符号を出力
する構成となっている。また、図７において、判別回路
２４１と加算器２４２と分布情報保持部２４３とタイミ
ング制御部２４４とは分布解析手段１１３を形成してお
り、上述したＤＣＴ係数Ｄのバッファ２１２への入力動
作と並行して、上述した１画面の画像データに対応する
ＤＣＴ係数Ｄの各成分として有効係数が出現する頻度を
調べる構成となっている。また、分布情報保持部２４３
は、６４個のレジスタ２４５１　〜レジスタ２４５６４
（以下、総称する際は単にレジスタ２４５と称する）か
ら構成されており、これらのレジスタ２４５はＤＣＴ係
数Ｄの各成分にそれぞれ対応している。

【００３７】この分布解析手段１１３において、上述し
た判別回路２４１は、ＤＣＴ変換部２１１から出力され
るＤＣＴ係数Ｄの各成分が、零以外の値を有する有効係
数であるか否かを判別し、有効係数である場合に論理“
１”を出力し、値が零である無効係数である場合に論理
“０”を出力して、加算器２４２に入力する。このＤＣ
Ｔ係数Ｄの各成分の入力に同期して、タイミング制御部
２４４は、分布情報保持部２４３の対応するレジスタ２
４５を有効とし、該当するレジスタ２４５に対して内容
の出力を指示する。これに応じて、このレジスタ２４５
の内容が上述した加算器２４２に入力され、得られた加
算結果が同じレジスタ２４５に保持される。これにより
、各ブロックに対応するＤＣＴ係数Ｄの各成分について
の判別回路２４１による判別結果が、それぞれ順次に積
算される。

【００３８】このようにして、１画面を構成する各ブロ
ックのＤＣＴ係数Ｄがバッファ２１２に格納されたとき
に、上述した分布情報保持部２４３の各レジスタ２４５
に保持された積算結果として、１画面の画像データにつ
いての有効係数の出現頻度の分布を表す分布情報が得ら
れる。このとき、タイミング制御部２４４は、走査パタ
ーン作成手段１１４とアドレス算出部２５１とからなる
読出制御部２５２に対して、１画面分のＤＣＴ係数Ｄの
格納が終了した旨を通知する。

【００３９】この走査パターン作成手段１１４は、比較
処理部２５３と順序記憶部２５４とからなっており、こ
の比較処理部２５３は、上述した通知に応じて、分布情
報保持部２４３の各レジスタ２４５の内容を相互に比較
し、例えば、積算結果の値が大きい順に走査順序を示す
番号を与える構成となっている。また、順序記憶部２５
４は、番号順にその番号が与えられた成分の行列におけ
る位置を格納する構成となっている。

【００４０】また、アドレス算出部２５１は、読出手段
１１５に相当するものであり、各番号に対応する行列に
おける位置に基づいて、該当する成分のバッファ２１２
における格納アドレスを算出し、バッファ２１２に対し
て、このアドレスを指定して出力を指示することにより
、該当するＤＣＴ係数Ｄの成分を読み出す構成となって
いる。

【００４１】このようにして、上述した分布情報に基づ
いて決定された走査順序に従って、バッファ２１２に格
納されたＤＣＴ係数Ｄを読み出して、順次に線型量子化
部２２１に入力することができる。また、上述したアド
レス算出部２５１は、バッファ２１２へアドレスを送出
する動作と同期して、線型量子化部２２１に対して、該
当する成分の行列における位置を通知している。この通
知に応じて、線型量子化部２２１は、バッファ２１２か
ら入力されるＤＣＴ係数Ｄの成分に対応する量子化閾値
を用いて、量子化処理を行う構成となっている。

【００４２】この場合は、有効係数である確率が高い成
分のＤＣＴ係数から順次に読み出されて量子化されるの
で、有効係数が連続して符号化部２３１に入力される場
合が多くなる。従って、符号化部２３１において、一連
の量子化係数が、インデックスと値が零であるランとの
組合せに変換される確率が高くなり、符号化データの圧
縮率を高くすることができる。

【００４３】また、順序記憶部２５４の内容は、符号化
部２３１に入力されており、符号化部２３１は、１画面
の画像データの先頭などに、この画像の各ブロックの走
査パターンを示す情報として、入力された走査順序を付
加して送出する構成となっている。なお、図８に示すよ
うに、上述した走査パターン作成手段１１４に代えて、
走査パターン格納手段１４１と選択手段１４２とを備え
て、画像データ圧縮装置を構成してもよい。

【００４４】この走査パターン格納手段１４１には、例
えば、図２１に示したジグザグスキャンパターンと、図
９（ａ）　に示すように、ＤＣＴ係数Ｄの第１行から順
次に行方向に走査する行ラスタスキャンパターンと、図
９（ｂ）　に示すように、第１列から順次に列方向に走
査する列ラスタスキャンパターンとを代表的な走査パタ
ーンとして格納し、それぞれに識別番号を付けておけば
よい。 また、パターン判別部２６１とセレクタ２６２とによっ
て選択手段１４２を形成し、このパターン判別部２６１
が、上述した分布情報に基づいて、有効係数が集中して
いる行列上の位置を判別し、セレクタ２６２に対して、
該当するパターンの選択を指示する構成とすればよい。 また、このパターン判別部２６１は、例えば、第１行と
第１列とＤＣ成分の周囲とについて、それぞれ８つの成
分に対応するレジスタ２４５に保持された積算結果の総
和を求め、この総和に基づいて、有効係数が集中してい
る位置を判別すればよい。

【００４５】この場合は、符号化部２３１は、上述した
符号化情報として、選択したパターンに付けられた識別
番号を付加して送出すればよく、採用した走査パターン
による各成分の走査順序そのものを符号化データに付加
する必要はない。また、画像の一般的な性質として、低
い空間周波数成分に有効係数が集中するので、通常は、
上述した３つの走査パターンの中から画像に適した走査
パターンを選択することができる。従って、上述したよ
うに、予め用意しておいた走査パターンから画像に適し
たものを選択することにより、分布情報に基づいて走査
パターンを作成した場合と同様に、高い圧縮率を得るこ
とができる。

【００４６】また、図１０に示すように、ＤＣＴ変換部
２１１によって得られたＤＣＴ係数Ｄの各成分を線型量
子化部２２１が順次に量子化し、１画面分の各ブロック
に対応する量子化係数ＤＱＵをバッファ２１２に格納す
る動作と並行して、分布解析手段１３３が量子化係数Ｄ
ＱＵに含まれる有効係数の分布傾向を解析する構成とし
てもよい。

【００４７】この分布解析手段１３３は、上述した分布
解析手段１１３と同様に、判別回路２４１と加算器２４
２と分布情報格納部２４３とタイミング制御部２４４と
を備えて構成すればよい。また、同様に、アドレス算出
部２５１と走査パターン作成手段１１４とからなる読出
制御部２５２により、上述したバッファ２１２に格納さ
れた量子化係数ＤＱＵを読み出して、符号化部２３１に
入力すればよい。この場合のアドレス算出部２５１は、
読出手段１３５に相当するものである。

【００４８】このように、先に量子化処理を行うことに
より、ＤＣＴ係数Ｄに含まれる雑音を除去することがで
きる。従って、この場合は、雑音に左右されることなく
、画像に適した走査パターンを設定することができる。 また、図１１に示すように、図１０に示した画像データ
圧縮装置に、マルチプレクサ２７１と零発生回路２７２
と符号化制御部２７３とを付加し、この符号化制御部２
７３が、入力される階層復元情報に応じて、マルチプレ
クサ２７１と零発生回路２７２とを制御する構成として
もよい。

【００４９】この符号化制御部２７３は、制限手段１２
１に相当するものであり、バッファ２１２から上述した
階層復元情報で示された数だけ量子化係数が出力された
ときに、マルチプレクサ２７１に零発生回路２７２の出
力の選択を指示するとともに、読出制御部２５２に対し
て、そのブロックに対応する量子化係数ＤＱＵの読出動
作の終了を指示すればよい。これにより、階層復元情報
で示された数だけの量子化係数のみが、バッファ２１２
から読み出されて符号化部２３１に入力され、以降は、
零発生回路２７２によって発生された無効係数が、該当
する量子化係数として符号化部２３１に入力される。

【００５０】このようにして、量子化係数ＤＱＵにおけ
る有効係数の分布傾向に対応する走査パターンに従って
、階層復元用の符号化データを作成することができる。 例えば、多値画像を構成する画像データの値が、水平方
向には大きく変化するのに対して垂直方向には変化が少
ない場合は、各ブロックに対応する量子化係数ＤＱＵに
おいては、図２３に示したように、有効係数が第１行に
集中している。この場合は、上述した走査パターン作成
手段１１４により、図９（ａ）　に示した行ラスタスキ
ャンパターンが作成される。

【００５１】ここで、上述した量子化係数ＤＱＵを従来
通りにジグザグスキャンパターンを用いて走査した場合
は、階層復元の第２階層および第３階層において送信さ
れる有効係数の数は両方とも１個である。一方、同じ量
子化係数ＤＱＵを行ラスタスキャンパターンを用いて走
査した場合は、階層復元の第２階層および第３階層にお
いて、それぞれ２個および３個の有効係数が送信される
。

【００５２】このように、有効係数の分布傾向に対応す
る走査パターンに従って、階層復元用の符号化データを
作成した場合は、階層復元の各階層において、確実に有
効係数を抽出して送信することができるので、比較的低
い階層においても、高い画質の画像を得ることができる
。また、この場合は、符号化部２３１は、符号化データ
の先頭などに、ＤＣＴ係数Ｄの走査に用いられた走査パ
ターンを表す情報とともに階層復元に関する情報を付加
して送出すればよい。また、図７に示した画像データ圧
縮装置に上述したマルチプレクサ２７１と零発生回路２
７２と符号化制御部２７３とを付加し、同様にして、バ
ッファ２１２から線型量子化部２２１に入力されるＤＣ
Ｔ係数の数を制限する構成としてもよい。この場合は、
上述した符号化制御部２７３の動作により、階層復元情
報で示された数だけのＤＣＴ係数のみが、線型量子化部
２２１に入力されて量子化されるので、有効係数として
送信されないＤＣＴ係数についての量子化処理を省略す
ることができる。

【００５３】また、分布解析手段１１３は、多値画像を
ｍ個の領域に分割し、ＤＣＴ係数についての判別回路２
４１による判別結果をこれらの各領域ごとに積算し、各
領域における有効係数の分布傾向を求める構成であって
もよい。例えば、図１２に示すように、ｍ個の順序記憶
部２５４と切換部２５５とを備えて走査パターン作成手
段１１４を構成し、また、分布解析手段１１３は、分布
情報とともに、多値画像の分割に関する情報を読出制御
部２５２に入力する構成とすればよい。また、この場合
は、比較処理部２５３は、上述した各領域における有効
係数の分布傾向に応じてそれぞれ走査順序を決定して、
対応する順序記憶部２５４に格納し、切換部２５５が、
上述した分割に関する情報に基づいて、各領域に対応す
る順序記憶部２５５の内容をアドレス算出部２５１に入
力する構成とすればよい。

【００５４】これにより、各領域に適した走査パターン
を用いて、それぞれＤＣＴ係数Ｄを走査することができ
るので、１つの画像内に様々な特徴を有する部分が混在
している場合においても、量子化係数ＤＱＵに含まれる
有効係数を連続して走査できる確率が高くなり、高い圧
縮率を得ることができる。この場合は、符号化部２３１
は、各領域の符号化データの先頭に、該当する走査パタ
ーンを示す情報として、この走査パターンに付けられた
識別番号を付加して送出すればよい。

【００５５】なお、図１０に示した画像データ圧縮装置
において、同様にして、判別回路２４１と加算器２４２
と分布情報保持部２４３とで量子化係数ＤＱＵにおける
有効係数の分布傾向を領域ごとに求める構成としてもよ
い。また、分布解析手段１１３により、各ブロックのＤ
ＣＴ係数Ｄあるいは量子化係数ＤＱＵにおける有効係数
の分布を調べ、これに基づいて、同様の特徴を有するブ
ロックからなる連続した領域を抽出し、走査パターン作
成手段１１４が、これらの領域ごとに走査パターンを作
成してもよい。

【００５６】また、上述した走査パターン作成手段１１
４に代えて、走査パターン格納手段１４１と選択手段１
４２とを備えて画像データ圧縮装置を構成する場合は、
各領域についてのパターン判別部２５３の判別結果を保
持しておき、各領域のＤＣＴ係数Ｄあるいは量子化係数
ＤＱＵの成分を読み出す際に、上述した判別結果で示さ
れた走査パターンを選択すればよい。

【００５７】次に、本発明の画像データ復元装置につい
て説明する。図１３，図１４，図１５は、本発明の画像
データ復元装置の実施例構成を示す。図１３において、
画像データ復元装置は、復号部３１１および逆量子化部
３２１と逆ＤＣＴ変換部３３１とをバッファ３４１を介
して接続した構成となっている。

【００５８】復号部３１１は、復号手段１６１に相当す
るものであり、符号化情報解析部３１２を備えて構成さ
れている。この符号化情報解析部３１２は、入力された
符号化データに付加された符号化情報を解析し、この符
号化情報で示された走査パターンを求め、逆量子化部３
２１に通知する構成となっている。また、上述した復号
部３１１は、従来と同様に、入力された符号化データを
インデックスとランとの組合せに変換し、逆量子化部３
２１に送出する構成となっている。

【００５９】逆量子化部３２１は、行列復元手段１６２
に相当するものであり、乗算器３２２と量子化閾値保持
部３２３と逆量子化制御部３２４とから構成されている
。この逆量子化制御部３２４は、復号部３１１から通知
された走査パターンを保持しておき、この走査パターン
に基づいて、入力されるインデックスで示される有効係
数に対応する行列における位置を求め、量子化閾値保持
部３２３に対して該当する量子化閾値の出力を指示する
とともに、上述した行列における位置に対応するアドレ
スをバッファ３４１に送出する構成となっている。また
、乗算器３２２によって、復号部３１１から入力される
インデックスと量子化閾値保持部３２３から出力される
対応する量子化閾値との乗算が行われ、この乗算結果が
、バッファ３４１の上述したアドレスに格納される構成
となっている。

【００６０】このように、符号化情報で示された走査パ
ターンに基づいて、逆量子化制御部３２４が量子化閾値
保持部３２３とバッファ３４１とを制御することにより
、量子化係数ＤＱＵの各成分を逆量子化して、８行８列
のＤＣＴ係数Ｄを復元することが可能となる。従って、
逆ＤＣＴ変換部３３１は、このようにして得られたＤＣ
Ｔ係数Ｄを従来通りに逆ＤＣＴ変換することにより、画
像データを復元することができる。

【００６１】また、図１４に示すように、走査パターン
格納部３２５とセレクタ３２６とを備えて逆量子化部３
２１を構成し、符号化情報で示された識別番号に応じて
、セレクタ３２６が、走査パターン格納部３２５から該
当する走査パターンを選択して逆量子化制御部３２４に
入力する構成としてもよい。この場合は、走査パターン
格納部３２５には、上述した画像データ圧縮装置側で用
意されていた走査パターンを識別番号に対応して格納し
ておけばよい。これにより、図８に示した画像データ圧
縮装置によって圧縮された符号化データに基づいて、多
値画像を表す画像データを復元することができる。

【００６２】なお、図１５に示すように、図１３に示し
た画像データ復元装置に、マルチプレクサ３５１と零発
生回路３５２とを付加し、逆量子化制御部３２４が、マ
ルチプレクサ３５１を制御する構成としてもよい。この
場合は、復元部３１１の符号化情報解析部３１２は、上
述した走査パターンを示す情報とともに階層復元に関す
る情報を逆量子化部３２１に送出し、これに応じて、逆
量子化制御部３２４が、上述した階層復元情報で示され
たインデックスを逆量子化した後にマルチプレクサ３５
１を切り換えて、零発生回路３５２の出力を選択すれば
よい。これにより、上述した個数分だけ乗算器３２２に
よる乗算結果がバッファ３４１に格納され、以降は、代
わりに零発生回路３５２の出力がバッファ３４１に格納
される。

【００６３】このようにして、階層復元のために有効係
数の個数が制限されたＤＣＴ係数Ｄを復元することがで
き、このＤＣＴ係数Ｄを順次に逆ＤＣＴ変換し、得られ
た画像を順次に重ね合わせることにより、画像を階層的
に復元することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像デー
タ圧縮方法および画像データ圧縮装置は、係数行列ある
いは量子化係数行列における有効係数の分布傾向に対応
する走査パターンを用いて、係数行列あるいは量子化係
数行列を走査することにより、有効係数が連続して走査
される確率を高くすることが可能となるので、可変長符
号化の際に高い圧縮率を得ることができる。

【００６５】また、本発明の画像データ復元装置は、符
号化データに付加された符号化情報で示された走査パタ
ーンに従って、有効係数と無効係数連続長とから係数行
列を復元するので、上述したようにして圧縮された符号
化データから元の画像を復元することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す図である。

【図２】請求項３の画像データ圧縮方法を表す流れ図で
ある。

【図３】請求項４および請求項５の画像データ圧縮装置
の構成を示す図である。

【図４】請求項７および請求項８の画像データ圧縮装置
の構成を示す図である。

【図５】請求項１０の画像データ圧縮装置の構成を示す
図である。

【図６】本発明の画像データ復元装置の原理ブロック図
である。

【図７】本発明の画像データ圧縮装置の実施例構成図で
ある。

【図８】本発明の画像データ圧縮装置の実施例構成図で
ある。

【図９】走査パターンの例を示す図である。

【図１０】本発明の画像データ圧縮装置の実施例構成図
である。

【図１１】本発明の画像データ圧縮装置の実施例構成図
である。

【図１２】本発明の画像データ圧縮装置の実施例構成図
である。

【図１３】本発明の画像データ復元装置の実施例構成図
である。

【図１４】本発明の画像データ復元装置の実施例構成図
である。

【図１５】本発明の画像データ復元装置の実施例構成図
である。

【図１６】従来の画像データ圧縮装置の構成図である。

【図１７】ブロックの例を示す図である。

【図１８】ＤＣＴ係数の例を示す図である。

【図１９】量子化マトリクスＶＴＨを示す図である。

【図２０】量子化係数ＤＱＵの例を示す図である。

【図２１】ジグザグスキャンの説明図である。

【図２２】従来の画像データ復元装置の構成図である。

【図２３】量子化係数ＤＱＵの例を示す図である。

【図２４】量子化係数ＤＱＵの例を示す図である。

【符号の説明】

１１１　　直交変換手段 １１２　　係数行列保持手段 １１３，１３３　　分布解析手段 １１４　　走査パターン作成手段 １１５，１３５　　読出手段 １１６　　量子化手段 １１７　　符号化手段 １１８　　付加手段 １２１　　制限手段 １３２　　量子化係数行列保持手段 １４１　　走査パターン格納手段 １４２　　選択手段 １６１　　復号手段 １６２　　行列復元手段 １６３　　逆直交変換手段 ２１１，６１１　　ＤＣＴ変換部 ２１２，３４１　　バッファ ２２１，６２０　　線型量子化部 ２３１，６３１　　符号化部 ２４１　　判別回路 ２４２　　加算器 ２４３　　分布情報保持部 ２４４　　タイミング制御部 ２４５　　レジスタ ２５１　　アドレス算出部 ２５２　　読出制御部 ２５３　　比較処理部 ２５４　　順序記憶部 ２５５　　切換部 ２６１　　パターン判別部 ２６２　　セレクタ ２７１，３５１　　マルチプレクサ ２７２，３５２　　零発生回路 ２７３　　符号化制御部 ３１１，７１１　　復号部 ３１２　　符号化情報解析部 ３２１，７２０　　逆量子化部 ３２２　　乗算器 ３２３　　量子化閾値保持部 ３２４　　逆量子化制御部 ３２５　　走査パターン格納部 ３２６　　セレクタ ３３１，７３１　　逆ＤＣＴ変換部 ６２１　　ＤＣＴ係数入力部 ６２２　　除算器 ６２３　　量子化閾値保持部 ６３２　　符号表

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多値画像を表す画像データをＭ×Ｎ画
   素からなるブロックごとに２次元直交変換して、直交変
   換係数からなるＭ行Ｎ列の係数行列を求め、前記多値画
   像を分割して得られる少なくとも１つの領域に含まれる
   各ブロックに対応する係数行列において、零以外の値を
   有する有効係数の分布傾向をそれぞれ解析し、得られた
   有効係数の分布傾向に対応する走査パターンを前記領域
   ごとに求め、前記係数行列の各成分を得られた走査パタ
   ーンに従って順次に量子化して、一連の量子化係数とし
   、この一連の量子化係数を有効係数と値が零である無効
   係数が連続する長さを示す無効係数連続長との組合せに
   変換し、前記有効係数と無効係数連続長との組合せを対
   応する符号にそれぞれ置き換えて符号化することを特徴
   とする画像データ圧縮方法。
2. 【請求項２】　　多値画像を表す画像データをＭ×Ｎ画
   素からなるブロックごとに２次元直交変換して、直交変
   換係数からなるＭ行Ｎ列の係数行列を求め、各ブロック
   に対応する係数行列の各成分を量子化して、量子化係数
   からなる量子化係数行列を求め、前記多値画像を分割し
   て得られる少なくとも１つの領域に含まれる各ブロック
   に対応する量子化係数行列における有効係数の分布傾向
   を解析し、得られた有効係数の分布傾向に対応する走査
   パターンを前記領域ごとに求め、得られた走査パターン
   に従って前記量子化係数行列の各成分を並べて１次元配
   列とし、前記１次元配列に含まれる一連の量子化係数を
   有効係数と無効係数連続長との組合せに変換し、前記有
   効係数と無効係数連続長との組合せを対応する符号にそ
   れぞれ置き換えて符号化することを特徴とする画像デー
   タ圧縮方法。
3. 【請求項３】　　請求項１および請求項２のいずれかに
   記載の画像データ圧縮方法において、前記一連の量子化
   係数から少なくとも１つの量子化係数を抽出し、抽出し
   た量子化係数のみを有効係数として含む１次元配列を有
   効係数と無効係数連続長との組合せに変換することを特
   徴とする画像データ圧縮方法。
4. 【請求項４】　　多値画像を表す画像データをＭ×Ｎ画
   素からなるブロックごとに２次元直交変換して、変換係
   数からなる係数行列を求める直交変換手段（１１１）と
   、前記多値画像を構成する全てのブロックに対応する係
   数行列を保持する係数行列保持手段（１１２）と、前記
   全てのブロックに対応する係数行列が入力され、これら
   の係数行列における有効係数の分布傾向を解析して、得
   られた解析結果を出力する分布解析手段（１１３）と、
   前記有効係数の分布傾向を表す解析結果の入力に応じて
   、対応する走査パターンを作成する走査パターン作成手
   段（１１４）と、前記係数行列保持手段（１１２）に対
   して、前記変換行列の各成分の出力を前記走査パターン
   に従った順序で指示する読出手段（１１５）と、入力さ
   れる係数行列の各成分を対応する量子化閾値を用いて順
   次に量子化し、対応する量子化係数として順次に出力す
   る量子化手段（１１６）と、順次に入力される一連の量
   子化係数を有効係数と無効係数連続長との組合せで表し
   て、対応する符号にそれぞれ置き換えることにより可変
   長符号化する符号化手段（１１７）と、前記符号化手段
   （１１７）によって得られた符号化データに前記走査パ
   ターンを示す情報を符号化情報として付加する付加手段
   （１１８）とを備えたことを特徴とする画像データ圧縮
   装置。
5. 【請求項５】　　請求項４記載の画像データ圧縮装置に
   おいて、前記読出手段（１１５）が、階層復元指示の入
   力に応じて、各ブロックに対応して読み出す成分の数を
   制限する制限手段（１２１）を備え、前記付加手段（１
   １８）が、前記走査パターンを示す情報とともに前記制
   限手段（１２１）による制限に関する情報を符号化情報
   として付加する構成であることを特徴とする画像データ
   圧縮装置。
6. 【請求項６】　　請求項４記載の画像データ圧縮装置に
   おいて、前記分布解析手段（１１３）が、前記多値画像
   を分割して得られる複数の領域ごとに、係数行列におけ
   る有効係数の分布傾向を解析する構成であることを特徴
   とする画像データ圧縮装置。
7. 【請求項７】　　多値画像を表す画像データをＭ×Ｎ画
   素からなるブロックごとに２次元直交変換して、変換係
   数からなる係数行列を求める直交変換手段（１１１）と
   、入力される係数行列の各成分を対応する量子化閾値を
   用いて量子化して量子化係数からなる量子化係数行列を
   得る量子化手段（１１６）と、前記多値画像を構成する
   全てのブロックに対応する量子化係数行列をそれぞれ保
   持する量子化係数行列保持手段（１３２）と、各ブロッ
   クに対応する量子化係数行列が入力され、これらの量子
   化係数行列における有効係数の分布傾向を解析して、得
   られた解析結果を出力する分布解析手段（１３３）と、
   前記有効係数の分布傾向の入力に応じて、対応する走査
   パターンを作成する走査パターン作成手段（１１４）と
   、前記量子化係数行列保持手段（１３２）に対して、前
   記量子化係数行列の各成分の出力を前記走査パターンに
   従った順序で指示する読出手段（１１５）と、順次に入
   力される一連の量子化係数を有効係数と無効係数連続長
   との組合せで表して、対応する符号にそれぞれ置き換え
   ることにより可変長符号化する符号化手段（１１７）と
   、前記符号化手段（１１７）によって得られた符号化デ
   ータに前記走査パターンを示す情報を符号化情報として
   付加する付加手段（１１８）とを備えたことを特徴とす
   る画像データ圧縮装置。
8. 【請求項８】　　請求項７記載の画像データ圧縮装置に
   おいて、前記読出手段（１３５）が、階層復元指示の入
   力に応じて、各ブロックに対応して読み出す成分の数を
   制限する制限手段（１２１）を備え、前記付加手段（１
   １８）が、前記走査パターンを示す情報とともに前記制
   限手段（１２１）による制限に関する情報を符号化情報
   として付加する構成であることを特徴とする画像データ
   圧縮装置。
9. 【請求項９】　　請求項７記載の画像データ圧縮装置に
   おいて、前記分布解析手段（１３３）が、前記多値画像
   を分割して得られる複数の領域ごとに、量子化係数行列
   における有効係数の分布傾向を解析する構成であること
   を特徴とする画像データ圧縮装置。
10. 【請求項１０】　　請求項４および請求項７のいずれか
    記載の画像データ圧縮装置において、前記走査パターン
    作成手段（１１４）に代えて、複数の走査パターンを格
    納している走査パターン格納手段（１４１）と、前記有
    効係数の分布傾向に基づいて、前記複数の走査パターン
    のいずれかを選択する選択手段（１４２）とを備えたこ
    とを特徴とする画像データ圧縮装置。
11. 【請求項１１】　　入力符号を対応する有効係数と無効
    係数連続長との組合せに置き換えて復号する復号手段（
    １６１）と、前記復号手段（１６１）によって得られた
    有効係数と無効係数連続長とを対応する量子化閾値を用
    いて逆量子化するとともに、符号化データに付加された
    符号化情報に基づいて、得られた変換係数からなる係数
    行列を復元する行列復元手段（１６２）と、前記係数行
    列を２次元直交変換して、多値画像をを表す画像データ
    を復元する逆直交変換手段（１６３）とを備えたことを
    特徴とする画像データ復元装置。