JPH04260277A - 特徴保存型の画像データ圧縮・復元方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】最近、データ処理の分野で、画像
を扱うことが多くなっているが、画像データは、一般に
、データ量が、例えば、１Ｍバイト〜数１０Ｍバイトと
大きい。

【０００２】従って、これらの画像データを、他のデー
タ処理装置に転送したり、記憶装置に格納するためには
、長時間かかることになることから、該画像データを圧
縮することがよく行われる。

【０００３】画像データを圧縮する方式として、原画像
データを複数個の画素からなるブロックに分割し、該分
割した各ブロック毎に、横軸方向，　及び縦軸方向の２
次元で、直交変換　（例えば、フーリエ変換，　コサイ
ン変換等）　によって画像データを変換し、この変換し
たデータ　（直交変換データ■）　のＡＣエネルギー特
性によりビット割当テーブル■を決定して、該画像デー
タを圧縮する方式があるが、この場合、画質を劣化させ
ることなく、効果的に圧縮できる方式が要求される。

【０００４】

【従来の技術】図３，図４は、従来の画像データ圧縮・
復元方式を説明する図であり、図３（ａ）　は構成例を
示し、図３（ｂ）　は直交変換の概念を示し、図４（ｃ
）　は特定のラインについて、複数個に分割した各ブロ
ックでの直交変換データ■の例を示している。

【０００５】従来の、該直交変換を用いたデータ圧縮技
術は、先ず、（ａ）　図に示したように、画像作成手段
　１により作成された一枚の原画像データを、ブロック
分割手段　２により複数画素　（例えば、１６画素×１
６画素）　からなるｎブロックに分割し、次の直交変換
手段　３により、各ブロック毎に、横軸方向，　及び、
縦軸方向の２次元の直交変換を施し｛該ブロック分割と
２次元直交変換の概念を図３（ｂ）　に示す｝、ビット
割当手段　６で、該変換されたデータ｛直交変換データ
■：図４（ｃ）　参照｝のＡＣエネルギー特性により決
定された２次元のビット割当テーブル■を生成し、圧縮
手段　４では、上記ビット割当てテーブル■に基づいて
、該直交変換データ■に対応してビットを割当て、該画
像データを圧縮していた。

【０００６】該圧縮された画像の復元は、復元手段　５
において、圧縮データを上記ビット割当てテーブル■を
参照して、１６×１６要素のデータ　（直交変換データ
に対応）　に展開し、上記直交変換の逆手段である逆直
交変換を行うことにより元の画像データを得るようにし
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ブロック１〜ブロック
ｎまでの、あるラインでの直交変換の結果の例を図４（
ｃ）　に示してあるが、この変換結果からビット割当て
テーブル■を決定するのに、従来は、以下の方法によっ
ていた。

【０００８】即ち、実際には、上記　（ｃ）図に示した
直交変換データ■が、横方向に　１６　個　（上記　１
６　画素に対応）　と、縦方向にも　１６　個存在し、
各ブロック毎に、合計　１６　×１６個の直交変換結果
、即ち、直交変換データ■が存在する。

【０００９】上記　（ｃ）図は、その内の１つ（例えば
、横の１ライン）について、ブロック１とブロックｎの
直交変換データ■を示しており、横軸（Ｘ軸）の　（１
）〜（１６）は、周波数を示し、縦軸（Ｙ軸）の　１０
　〜９０は、上記ＡＣエネルギーを示している。

【００１０】該直交変換データ■において、周波数が低
い部分は、画像では、「滑らかな画像」を示しており、
例えば、Ｘ線画像のような画像が対応し、該周波数が高
い部分は、画像では、「濃度変化の激しい画像」を示し
ており、例えば、細かい網目を持つ画像が対応している
。

【００１１】そして、該周波数の低い部分に、ＡＣエネ
ルギーのピークが存在する画像は、上記Ｘ線画像等にお
いて、部分的にエッジが存在するような画像であり、該
周波数の高い部分に、ＡＣエネルギーのピークが存在す
る画像は、上記の網目画像の濃淡の濃度差が大きい画像
ということになる。

【００１２】上記ブロック１〜ｎまでの、上記　１６　
×１６個の直交変換データ■から、ビット割当てテーブ
ル■を決定するには、上記横方向／縦方向の各周波数　
（１）〜（１６）の各々の点について、ブロック１〜ｎ
のＡＣエネルギーの差を表現するのに必要なビットを割
当てたテーブルを算出する。

【００１３】例えば、ブロック１とブロックｎだけから
決定される、周波数　（３）の点におけるブロック１の
ＡＣエネルギーの値“９０”とブロックｎのＡＣエネル
ギーの値“２０”との差“７０”を表現するのに必要な
ビット数“７”が算出される。

【００１４】つまり、周波数　（１）〜（１６）の各々
の点におけるブロック１〜ｎまでの分散値、即ち、二乗
平均値を求め、該分散値を中心して、各ブロック間のピ
ーク値の差を表現するのに必要なビット数を指示するテ
ーブル、即ち、１６×１６個の直交変換データ■の各周
波数毎のｎ個のブロック間のピーク値の差を表現するビ
ット数を、該周波数毎に割当ててビット割当てテーブル
■を決定していた。

【００１５】従って、上記直交変換データ■が示す特徴
点、例えば、ＡＣエネルギーが集中している点以外周波
数に対しても、多くのビットを割当ていることになり、
圧縮率を高くして、上記ＡＣエネルギーの差を表現する
ビット数を少なくすると、特徴点、例えば、ＡＣエネル
ギーの高い点に割当られているビットの数も、他の特徴
を示していない点と同様に減少してしまい、該ＡＣエネ
ルギーの細かい差を表現できなくなり、例えば、エッジ
がなまってしまって、著しく画質が劣化してしまうとい
う問題があった。

【００１６】本発明は上記従来の欠点に鑑み、圧縮率を
高めても、画質を保持することができ、直交変換による
画像データ圧縮でも、エッジのなまりの発生を少なくす
ることができる画像データ圧縮・復元方式を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、（ａ）　は直交変換データ■の例を示し、（
ｂ）　はビット割当てテーブル■の例を示している。上
記の問題点は下記の如くに構成した特徴保存型の画像デ
ータ圧縮・復元方式によって解決される。

【００１８】原画像データを複数個の画素からなるブロ
ックに分割し、該分割した各ブロック毎に、横軸方向，
　及び縦軸方向の２次元で、直交変換によって画像デー
タを変換し、この変換したデータのＡＣエネルギー特性
により、該直交変換データ■の各周波数に対応して割当
てたビット数を指示するビット割当テーブル■を決定し
て、該画像データを圧縮する方式であって、全てのブロ
ックに対して、直交変換を施すと共に、各ブロックから
特徴点を含むブロックを抽出し、該特徴点を含むブロッ
クの上記直交変換データ■から、特徴点を示す周波数の
ＡＣエネルギーを算出して、該特徴点以外の点と比べて
総合的に多くのビットを割り当て、上記特徴点を含まな
いブロックの上記直交変換データ■から、該特徴点以外
の点の周波数についてのＡＣエネルギーを算出して、上
記特徴点と比べて、総合的に少ないビットを割当てるこ
とにより、上記ビット割当テーブル■を決定するように
構成する。

【００１９】

【作用】本発明においては、多値画像を、例えば、１６
画素×１６画素宛のブロックに分割する。

【００２０】該分割されたブロック毎に、縦・横方向の
２次元で直交変換を施す。一方、該分割した各ブロック
について、例えば、一次微分，二次微分を施すことによ
り、特徴点を抽出する。該特徴点は、例えば、エッジ部
分等、濃度変化の大きい部分である。

【００２１】該抽出された特徴点を持つブロックａ，ｂ
，〜について、上記直交変換データ■についてのＡＣエ
ネルギーを算出し、該特徴を表現する周波数点（３），
　〜の各々の点における、上記抽出した特徴点を持つブ
ロックａ，ｂ，〜間での分散値（２乗平均）を求め、該
分散値と各ブロックａ，ｂ，〜でのＡＣエネルギー　（
ピーク値）　との差を表現するのに必要なビット数を算
出する。

【００２２】図１（ａ）　の例で説明すると、特徴点（
斜線で示す）の抽出されたブロックａとブロックｂにお
いて、周波数　（３）のＡＣエネルギーが、それぞれ、
“９０”と“８０”　であって、その差は、“１０”で
あるので、この差“１０”　を表現するのに必要なビッ
ト数を割当てればよいことになり、この周波数　（３）
に、総合的に多くのビット、具体的には、該ピーク値の
上限濃度を表現できるビット数、例えば、最大８ビット
を割当てることにより、圧縮率を高くしても、該特徴点
に割当てられるビット数が著しく少なくなることがなく
なり、従来方式で見られたような、エッジ部分がなまる
ことがなくなる効果が得られる。

【００２３】本発明においては、上記特徴点を示す周波
数　（３），　〜以外の点について、上記特徴点のある
ブロックａ，ｂ，〜以外のブロックでのＡＣエネルギー
を算出し、上記特徴点を示す周波数　（３），　〜以外
の点について、該ブロックａ，ｂ，〜以外のブロック間
での分散値を求め、各ブロック間でのピーク値の差を表
現するのに必要なビット数を、上記特徴点に比べて、少
ないビット数を与えるようにして、１６×１６要素のビ
ット割当てテーブル■を作成する。

【００２４】従って、本発明による画像データの圧縮・
復元方式においては、画像の特徴情報にだけ多くのビッ
トを割当て画像データを圧縮することができ、圧縮率を
高めても画質を劣化させることがなく、直交変換に特有
な「エッジのなまり」の起こりにくい画像データ圧縮・
復元を行うことができる効果がある。

【００２５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面によって詳述する
。前述の図１は、本発明の原理を説明する図であり、図
２は本発明の一実施例を示した図である。

【００２６】本発明においては、原画像データを複数個
の画素からなるブロックに分割し、該分割した各ブロッ
ク毎に、横軸方向及び縦軸方向の２次元で、直交変換に
よって画像データを変換し、この変換したデータ　（直
交変換データ■）　のＡＣエネルギー特性により１つの
ビット割当テーブル■を決定して、該画像データを圧縮
する方式であって、全てのブロックに対して特徴点を抽
出して、該特徴点を含むブロックの上記直交変換結果、
即ち、直交変換データ■から特徴点となる部分のＡＣエ
ネルギーを消失しないように、該特徴点以外の点（周波
数）と比べて総合的に多くのビット数を割当て、特徴点
以外の点については、上記特徴点を含まないブロックの
変換結果から、特徴点と比べて総合的により少ないビッ
ト数を割当てて、ビット割当てテーブル■を決定する手
段が本発明を実施するのに必要な手段である。尚、全図
を通して同じ符号は同じ対象物を示している。

【００２７】以下、図１を参照しながら、図２によって
本発明の特徴保存型の画像データ圧縮・復元方式を説明
する。先ず、画像作成手段　１により作成した多値画像
、例えば、ＣＴスキャナ画像を、ブロック分割手段　２
において、例えば、１６画素×１６画素ずつのブロック
に分割する。

【００２８】次の直交変換手段　３において、該分割し
たブロック毎に、横軸方向，　縦軸方向の２次元で直交
変換を施し、直交変換データ■を生成する。又、特徴点
抽出手段　７において、各ブロックについて、例えば、
３×３画素からなる論理フィルタ等を使用して、一次微
分，二次微分を施すことにより、特徴点を抽出する。こ
の特徴点を含むブロックをブロックａ，ｂ，〜とする。

【００２９】次に、本発明の特徴点ビット割当て手段　
６０　において、上記ブロックａ，ｂ，〜について、上
記直交変換手段　３で得た直交変換データ■のＡＣエネ
ルギーを算出し、特徴点を示すＡＣエネルギーを持つ周
波数、例えば、図１の直交変換データ■の周波数　（３
）の点のＡＣエネルギーについて、上記特徴点を含む各
ブロックａ，ｂ，〜の分散値（２乗平均値）を求め、該
分散値を中心にした各ブロックの該周波数（３）　の点
でのＡＣエネルギーのピーク値の差を表現できるビット
数の内、上限のビット数、例えば、最大の濃度を表現で
きる８ビットを、該周波数　（３）に割当てたビット数
とする。即ち、概念的には、該特徴点を示す周波数　（
３）の点以外の点と比べて、総合的に多くのビット、即
ち、上限のビット数を使用して、該特徴を消失しないよ
うに該ビット割当てテーブル■の該当欄を決定する。

【００３０】同様にして、特徴点以外の周波数点につい
ては、特徴点以外のビット割当て手段　６１　において
、該特徴点を含むブロックａ，ｂ，〜以外のブロックに
ついて、ＡＣエネルギーを算出し、その分散値（２乗平
均値）を求め、該分散値を中心にした各ブロックのＡＣ
エネルギーのピーク値の差を表現できるビット数の内、
上記特徴点と比較して、総合的に少ないビットを使用し
て、ビット割当てテーブル■の該当欄を決定する。

【００３１】このようにして、各ブロックが　１６　×
１６画素からなる場合、　１６　×１６要素からなるビ
ット割当てテーブル■が唯１つ生成される。｛図１（ａ
）　参照｝圧縮手段　４においては、上記直交変換手段
　３での変換結果、即ち、直交変換データ■のＡＣエネ
ルギーに、上記の如くにして生成されたビット割当てテ
ーブル■に従って、ビット数を割当てることで画像デー
タの圧縮を行う。該ビット割当てテーブル■のビット数
を適宜調整することにより任意の圧縮率を持つ画像デー
タ圧縮を行うことができる。

【００３２】本発明の場合、特徴点の部分に、より多く
のビットが割当てられているので、圧縮率を高くしても
、画質を損なうことがない。該圧縮された圧縮データを
復元する際には、復元手段　５において、上記ビット割
当てテーブル■を参照して、１６×１６要素からなるデ
ータ、即ち、直交変換データ■に展開し、該展開された
データに対して逆直交変換を施すことで、元の１６　×
１６画素からなるブロックの画像を復元する。

【００３３】このように、本発明は、原画像データを複
数個の画素からなるブロックに分割し、該分割した各ブ
ロック毎に、横軸方向，及び、縦軸方向の２次元で、直
交変換によって画像データを変換し、この直交変換デー
タ■のＡＣエネルギー特性により１つのビット割当テー
ブル■を決定して、該画像データを圧縮する方式であっ
て、全てのブロックに対して特徴点を抽出して、該特徴
点を含むブロックの上記直交変換データ■から特徴点と
なる部分のＡＣエネルギーを消失しないように、該特徴
点以外の点（周波数）と比べて総合的に多くのビットを
割当て、特徴点以外の点については、上記特徴点を含ま
ないブロックの変換結果　（直交変換データ■）　から
、特徴点より少ないビットを割当てて、ビット割当てテ
ーブル■を決定するようにした所に特徴がある。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
特徴保存型の画像データ圧縮・復元方式は、原画像デー
タを複数個の画素からなるブロックに分割し、該分割し
た各ブロック毎に、横軸方向，　及び縦軸方向の２次元
で、直交変換によって画像データを変換し、この変換し
たデータのＡＣエネルギー特性により、該直交変換デー
タ■の各周波数に対応して割当てたビット数を指示する
ビット割当テーブル■を決定して、該画像データを圧縮
する方式において、全てのブロックに対して、直交変換
を施すと共に、各ブロックから特徴点を含むブロックを
抽出し、該特徴点を含むブロックの上記直交変換データ
■から、特徴点を示す周波数のＡＣエネルギーを算出し
て、該特徴点以外の点と比べて総合的に多くのビットを
割り当て、上記特徴点を含まないブロックの上記直交変
換データ■から、該特徴点以外の点の周波数についての
ＡＣエネルギーを算出して、上記特徴点と比べて、総合
的に少ないビットを割当てることにより、ビット割当テ
ーブル■を決定するようにしたものであるので、画像の
特徴情報にだけ多くのビットを割当て画像データを圧縮
することができ、圧縮率を高めても画質を劣化させるこ
とがなく、直交変換に特有な「エッジのなまり」の起こ
りにくい画像データ圧縮・復元を行うことができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の原理を説明する図 【図２】本発明の一実施例を示した図 【図３】従来の画像データ圧縮・復元方式を説明する図
　（その１）　 【図４】従来の画像データ圧縮・復元方式を説明する図
　（その２）　 【符号の説明】 １　　　画像作成手段　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　２　　　ブロック分割手段 ３　　　直交変換手段　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　４　　　圧縮手段５　　　復元手段　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６０　　特
徴点ビット割当て手段 ６１　　特徴点以外のビット割当て手段　　　　７　　
　特徴点算出手段 ■　　ビット割当てテーブル ■　　直交変換データ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像データを複数個の画素からなるブロ
   ックに分割し、該分割した各ブロック毎に、横軸方向，
   　及び縦軸方向の２次元で、直交変換によって画像デー
   タを変換し、この変換したデータのＡＣエネルギー特性
   により、該直交変換データ　（■）　の各周波数に対応
   して割当てたビット数を指示するビット割当テーブル　
   （■）　を決定して、該画像データを圧縮する方式であ
   って、全てのブロックに対して、直交変換を施すと共に
   、各ブロックから特徴点を含むブロックを抽出し、該特
   徴点を含むブロックの上記直交変換データ　（■）　か
   ら、特徴点を示す周波数のＡＣエネルギーを算出して、
   該特徴点以外の点と比べて総合的に多くのビットを割り
   当て、上記特徴点を含まないブロックの上記直交変換デ
   ータ　（■）　から、該特徴点以外の点の周波数につい
   てのＡＣエネルギーを算出して、上記特徴点と比べて、
   総合的に少ないビットを割当てることにより、上記ビッ
   ト割当テーブル　（■）　を決定することを特徴とする
   特徴保存型の画像データ圧縮・復元方式。