JPH0435268A - Picture code quantity prediction system and picture coding system - Google Patents
Picture code quantity prediction system and picture coding systemInfo
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/004—Predictors, e.g. intraframe, interframe coding
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は静止画データを可変長符号化によって圧縮し
て伝送または記録する際に、圧縮後のデータ量を予測し
、圧縮後のデータ量が所定の値となるように制御する画
像符号量予測方式および画像符号化方式に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention predicts the amount of data after compression when compressing still image data using variable length encoding and transmitting or recording it. The present invention relates to an image code amount prediction method and an image encoding method that control the amount of code so that the value becomes a predetermined value.
自然画像(静止画)に対する高能率な圧縮符号化技術と
して、直交変換に可変長符号化を組み合せた方式が有効
とされ、カラー自然画像符号化方式の国際標準にも、こ
の種の方式が採用される予定である(画像電子学会誌;
Vo1218 、 No、6 、 P398〜P40
7参照)。A method that combines orthogonal transformation and variable length encoding is considered to be effective as a highly efficient compression encoding technology for natural images (still images), and this type of method has been adopted as an international standard for color natural image encoding. (Journal of the Institute of Image Electronics Engineers;
Vo1218, No. 6, P398-P40
(see 7).
この種の符号化方式では、ある種のパラメータを制御す
ることによって復号画像の画質と符号化後における符号
量とを制御することができる。符号量と画質との関係は
、符号量が大きいほど、すなわち、圧縮の度合が小さい
ほど原画像からの画質の劣化は小さく、逆に符号量が小
さいほど、すなわち圧縮の度合が大きいほど原画像から
の画質の劣化は大きくなる。ただし、この種の符号化方
式では、符号化に際して画像の局所的な相関を利用して
適応的な処理を行っているため、対象画像の画質に応じ
た高能率な圧縮が可能となっている。In this type of encoding method, by controlling certain parameters, it is possible to control the image quality of a decoded image and the amount of code after encoding. The relationship between the amount of code and image quality is that the larger the amount of code, that is, the lower the degree of compression, the smaller the deterioration of the image quality from the original image. The deterioration of image quality will be significant. However, this type of encoding method performs adaptive processing using local correlations in the image during encoding, making it possible to perform highly efficient compression according to the image quality of the target image. .
ところで、一般に絵柄の細かな画像は符号量が大きく、
ベタの多い平坦な画像は符号量が小さい。By the way, images with detailed patterns generally have a large amount of code;
A flat image with many solid areas has a small amount of code.
このため、同じ符号量制御パラメータで符号化を行って
も、得られる符号量は対象画像ごとに異なってくる。従
って、この種の符号化方式では、符号化により発生する
符号量を事前に予測することができず、任意の対象画像
に対して一定の符号量が得られるように符号化を行うこ
とは必ずしも容易ではない。特に、これまでの自然画像
符号化方式の応用は、主に静止画テレビ電話やファクシ
ミリなどの画像伝送、画像データヘースへの蓄積等が考
えられてきたため、一定の符号量が得られるように符号
化を行うことは必ずしも要求されていなかった。Therefore, even if encoding is performed using the same code amount control parameter, the obtained code amount will differ depending on the target image. Therefore, in this type of encoding method, it is not possible to predict in advance the amount of code generated by encoding, and it is not always possible to perform encoding so that a constant amount of code is obtained for an arbitrary target image. It's not easy. In particular, the applications of natural image coding methods to date have mainly been considered for image transmission such as still image videophones and facsimiles, and storage of image data in image data frames. was not necessarily required to do so.
しかし、この種の符号化方式を電子スチルカメラへ応用
する場合は、圧縮符号化した画像データをICカードな
どの記録メディアに記録する際に、記録可能な画像枚数
を保証することが望ましく、そのためには、対象画像を
一定の符号量で圧縮符号化する技術が要求される。この
ため、原画像をプリスキャンして圧縮符号化を行ない、
圧縮後の符号量を測定し、この値を用いて符号量制御パ
ラメータを変化させ、漸近的に定められた符号量に近づ
ける方式が提案されている。しかし、この方式では画素
数が非常に多い画像では処理量が増大し、リアルタイム
処理が困難となる。However, when applying this type of encoding method to an electronic still camera, it is desirable to guarantee the number of recordable images when recording compression-encoded image data on a recording medium such as an IC card. requires a technique to compress and encode the target image with a fixed amount of code. For this reason, the original image is prescanned and compression encoded,
A method has been proposed in which the code amount after compression is measured and the code amount control parameter is changed using this value to approach an asymptotically determined code amount. However, with this method, the amount of processing increases for images with a very large number of pixels, making real-time processing difficult.
この発明は、一定の記憶容量のメモリ内に複数枚の画像
を圧縮記録する際に、記録可能な画像枚数が保証される
ように特定の制御パラメータによって圧縮後の符号量を
予測し、原画像を所定の符号量に制御する画像符号量予
測方式および画像符号化方式を提供することを目的とす
る。When compressing and recording multiple images in a memory with a fixed storage capacity, this invention predicts the amount of code after compression using specific control parameters so that the number of images that can be recorded is guaranteed. An object of the present invention is to provide an image code amount prediction method and an image encoding method that control the amount of code to a predetermined amount of code.
この発明は、電子的に撮像された画像データを、可変長
符号データに圧縮符号化する際に、原画像の画素の一部
を用いて原画像全体の出力符号量を予測すると共に、そ
の予測結果に基づいて、原画像全体の出力符号量を所定
の符号量に制御するようにする。This invention predicts the output code amount of the entire original image using a part of the pixels of the original image when compressing and encoding electronically captured image data into variable length code data, and also predicts the output code amount of the entire original image. Based on the results, the output code amount of the entire original image is controlled to a predetermined code amount.
この発明は、可変長符号データに圧縮符号化する原画像
の画像データを、縦横各々1/2 、1/4 。In this invention, the image data of the original image to be compressed and encoded into variable length code data is compressed into 1/2 and 1/4 in the vertical and horizontal directions.
1/8.・・・、 1/64等に間引き処理して画素数
を変化させ、出力SN比をパラメータとして人力画素数
に対する出力符号量の関係を求める。そして、複数の代
表的な画像について予め求めた入力画素数と出力符号量
との関係から原画像に最も近い画質を有する代表的な画
像を求め、この求めた代表的な画像の入力画素数と出力
符号量との関係から原画像の画素数に対する出力符号量
を予測する。1/8. . . . The number of pixels is changed by thinning processing to 1/64, etc., and the relationship between the output code amount and the number of pixels is determined manually using the output SN ratio as a parameter. Then, from the relationship between the number of input pixels and the output code amount determined in advance for multiple representative images, a representative image with the image quality closest to the original image is determined, and the number of input pixels of the determined representative image is The output code amount for the number of pixels of the original image is predicted from the relationship with the output code amount.
そして、予測した出力符号量を得るための制御パラメー
タを求め、この求めた制御パラメータで原画像を符号化
することにより、原画像を所定の符号量に圧縮する。Then, a control parameter for obtaining the predicted output code amount is determined, and the original image is encoded using the determined control parameter, thereby compressing the original image to a predetermined code amount.
第1図はこの発明による画像符号量予測方式および画像
符号化方式の一実施例を示す構成図で、この発明を電子
スチルカメラに適用した例を示している。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image code amount prediction method and an image encoding method according to the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to an electronic still camera.
第1図において、撮像部(図示せず)から取り込まれた
入力画像データは、−画面毎にフレームメモリ1に格納
され、1ブロック8×8画素サイズに切り出されてD
CT (Discrete Co51ne Trans
former) 2で2次元離散コサイン変換される
。DCT2で得られるDCT係数F ijは1プロ・ン
ク分の入力画像データを空間周波数に分解した成分を表
しており、係数F ijのうち係数F。0は入力画像デ
ータの平均値に比例した値(直流成分)を表し、変数1
.jが大きくなるにつれて周波数の高い成分(交流成分
)を表す。In FIG. 1, input image data captured from an imaging unit (not shown) is stored in a frame memory 1 for each screen, and is cut out into one block of 8×8 pixel size.
CT (Discrete Co51ne Trans
A two-dimensional discrete cosine transform is performed using the former) 2. The DCT coefficient F ij obtained by DCT2 represents a component obtained by decomposing the input image data for one process into spatial frequencies, and is the coefficient F of the coefficient F ij. 0 represents a value (DC component) proportional to the average value of input image data, and variable 1
.. As j becomes larger, it represents a higher frequency component (AC component).
こうして得られたDCT係数F ijは、量子化回路3
で各係数毎に異なる量子化ステップ幅で線形量子化され
る。このときの各量子化ステ、ンプ幅を表わす行列が量
子化マトリックスで量子化マトリクス回路4から供給さ
れる。第2図にその一例を示す。この量子化マトリクス
の各闇値は、それぞれ乗算器5で係数2” (n=o
t±1.±2.・・・)が乗算され、ステップ幅が変化
させられて得られる符号量および符号画質を制御するよ
うに構成されている。係数2″の巾nはスケーリングフ
ァクタと称され、スケーリングファクタ制御回路6で制
御器される。The DCT coefficients F ij obtained in this way are sent to the quantization circuit 3
Each coefficient is linearly quantized with a different quantization step width. A matrix representing each quantization step and amplifier width at this time is supplied from the quantization matrix circuit 4 as a quantization matrix. An example is shown in FIG. Each dark value of this quantization matrix is processed by a multiplier 5 with a coefficient of 2'' (n=o
t±1. ±2. ) is multiplied and the step width is changed to control the resulting code amount and code image quality. The width n of the coefficient 2'' is called a scaling factor and is controlled by a scaling factor control circuit 6.
量子化回路3で量子化されたDCT係数F、Jの各係数
は、ジグザグスキャン回路7で低次の係数から高次の係
数へと走査されて1次元データに変換され、“0”のラ
ン長値と有効値(“0”でない値)とで2次元データに
変換される。第3図にジグザグスキャンのテーブルを示
す。ジグザグスキャン回路7の出力はハフマン符号器8
でハフマン符号化され、ICカード等の記録メディア(
図示せず)に可変長符号化データとして蓄積される。Each coefficient of the DCT coefficients F and J quantized by the quantization circuit 3 is scanned from low-order coefficients to high-order coefficients by the zigzag scan circuit 7 and converted into one-dimensional data, and is converted into one-dimensional data. The long value and valid value (value other than "0") are converted into two-dimensional data. FIG. 3 shows a zigzag scan table. The output of the zigzag scan circuit 7 is a Huffman encoder 8
is Huffman encoded and stored on recording media such as IC cards (
(not shown) is stored as variable length encoded data.
可変長符号化データとして最終的に得られる符号量は、
前述したように量子化マトリクスの各閾値を変化させる
ことによって制御することが出来る。この実施例では、
量子化マトリクスの各閾値に係数2″を乗算して各闇値
を変化させ、圧縮後の符号量および画質を制御するよう
にしている。The amount of code finally obtained as variable length encoded data is
As described above, it can be controlled by changing each threshold value of the quantization matrix. In this example,
Each threshold value of the quantization matrix is multiplied by a coefficient 2'' to change each darkness value to control the code amount and image quality after compression.
スケーリングファクタnと量子化ステップ幅および出力
符号量との関係は、第4図の表に示すような関係となる
。すなわち、スケーリングファクタnが大きくなると量
子化ステップ幅が大きくなって符号量が減少し、逆にス
ケーリングファクタnが小さくなると量子化ステップ幅
が小さくなって符号量が増大する。以上の関係はどの画
像に対しても一般的に成立するが、スケーリングファク
タnと符号量との定量的関係は対象画像毎に変化し一意
には定まらない。従って、同じスケーリングファクタn
で対象画像を符号化しても対象画像によって得られる符
号量は異なる。The relationship between the scaling factor n, the quantization step width, and the output code amount is as shown in the table of FIG. 4. That is, when the scaling factor n becomes larger, the quantization step width becomes larger and the amount of codes decreases, and conversely, when the scaling factor n becomes smaller, the quantization step width becomes smaller and the amount of codes increases. Although the above relationship generally holds true for any image, the quantitative relationship between the scaling factor n and the amount of code changes for each target image and is not uniquely determined. Therefore, the same scaling factor n
Even if the target image is encoded using , the amount of code obtained will differ depending on the target image.
そこで、この実施例では、間引き処理回路9を設け、フ
レームメモリ1に格納された対象画像の画素を間引き処
理し、全体の画素数を非常に小さくしたのち符号化し、
得られる符号量を符号量測定器1.0で測定すると共に
、SN比計算器11で出力SN比を求め、これらの値か
らスケーリングファクタ制御器6を制御して所定の符号
量および所定のSN比となるスケーリングファクタnを
選択する。そして、その結果から対象画像を特定のスケ
ーリングファクタnで符号化したときの出力符号量を予
測する。Therefore, in this embodiment, a thinning processing circuit 9 is provided, and the pixels of the target image stored in the frame memory 1 are thinned out to make the total number of pixels very small, and then encoded.
The obtained code amount is measured by the code amount measuring device 1.0, and the output SN ratio is determined by the SN ratio calculator 11, and the scaling factor controller 6 is controlled from these values to obtain a predetermined code amount and a predetermined SN ratio. Select a scaling factor n that is the ratio. Then, from the result, the output code amount when the target image is encoded with a specific scaling factor n is predicted.
すなわち、第5回のグラフに示すように、対象画像を縦
横それぞれ1/2 、1/4 、1/8 、・・・、
1/64に間引いて画素数を変化させ、出力SN比をパ
ラメータとして入力画素数に対する出力符号量の関係を
求める。なお、図中オリジナル8bitの直線は間引い
た原画像を8ビツトで線形量子化したときの出力符号量
を示し、また、原画像としてはITE (TV学会)の
テストチャート「肌色チャート」を用いている。第6図
は他の画像と比較したグラフである。図中、Plは前記
の「肌色チャート」、P2はITEテストチャート「ス
イスの山村」である。P2の方が同しSN比で符号量が
多いのは、P2の方が全般に変化の多い画像で、この様
な場合は符号量が増加することを示している。In other words, as shown in the fifth graph, the target image is 1/2, 1/4, 1/8, etc. vertically and horizontally, respectively.
The number of pixels is varied by thinning out to 1/64, and the relationship between the number of input pixels and the amount of output code is determined using the output SN ratio as a parameter. In addition, the original 8-bit straight line in the figure shows the output code amount when the thinned out original image is linearly quantized with 8 bits, and the ITE (TV Society) test chart "Skin Color Chart" is used as the original image. There is. FIG. 6 is a graph comparing with other images. In the figure, Pl is the aforementioned "skin color chart" and P2 is the ITE test chart "Switzerland Mountain Village". The reason why P2 has a larger code amount at the same SN ratio is that P2 is an image with more changes overall, and in such a case, the code amount increases.
両グラフから明らかなように、原画像を間引いて非常に
小さい画素数としても原画像が変化の多い画像であるか
、あるいは滑らかな部分の多い画像であるか等、原画像
の性質がそのまま保存されていることが分かる。As is clear from both graphs, even if the original image is thinned out to a very small number of pixels, the characteristics of the original image, such as whether it is an image with many changes or an image with many smooth parts, are preserved as is. I can see that it is being done.
以上の結果を利用すると、例えば、原画像を16×16
画素に間引いた画像の出力符号量と出力SN比とを求め
ることにより、任意のSN比での原画像の出力符号量を
予測すること、および所定の出力符号量と所定のSN比
となるようなスケーリングファクタnを求めることが可
能となる。Using the above results, for example, if the original image is 16x16
By determining the output code amount and output SN ratio of an image thinned out to pixels, it is possible to predict the output code amount of the original image at an arbitrary SN ratio, and to obtain a predetermined output code amount and predetermined SN ratio. It becomes possible to obtain a scaling factor n.
従って、代表的な画像について、第6図に示すように、
出力SN比をパラメータとした入力画素数と出力符号量
との関係を示す曲線あるいはテーブルを予め求めておき
、対象画像を16 X 16画素に間引いて符号化し、
その出力符号量と出力SN比とを求めて第6図のグラフ
上にプロットすれば、対象画像に近い性質を持った代表
的画像が求まる。Therefore, for representative images, as shown in Figure 6,
A curve or table showing the relationship between the number of input pixels and the output code amount using the output SN ratio as a parameter is obtained in advance, and the target image is thinned out to 16 x 16 pixels and encoded.
By determining the output code amount and output SN ratio and plotting them on the graph of FIG. 6, a representative image having properties similar to the target image can be determined.
例えば、代表的画像をP2とすれば、P2の任意の入力
画素数のときの出力符号量と出力SN比とはグラフから
求まるからこの値を対象画像の出力符号量および出力S
N比の予測値と考えてよい。For example, if the representative image is P2, the output code amount and output SN ratio for a given number of input pixels of P2 can be found from the graph, so these values can be used as the output code amount and output SNR of the target image.
It can be considered as a predicted value of the N ratio.
そして、対象画像の所定の出力符号量に最も近いP2の
グラフ上の点が求まるから、この点に対応した出力SN
比とスケーリングファクタnが求まる。この求めたスケ
ーリングファクタnで対象画像を符号化すれば、対象画
像を所定の符号量に圧縮することが可能となる。Then, since the point on the graph of P2 closest to the predetermined output code amount of the target image is found, the output SN corresponding to this point
The ratio and scaling factor n are determined. By encoding the target image using the obtained scaling factor n, it becomes possible to compress the target image to a predetermined code amount.
以上グラフを用いて説明したが、グラフを表として記憶
しておいてもよいことは勿論である。また、入力画素数
をSxS、出力符号量をQとすると、
Q=a(IogS)” (1−exp(−bSC) )
但し、a、b:画像の性質によって
定まる定数、
Cζ1.2
なる関係が成立する。この式は第5図および第6図の曲
線を式で表わしたものであるから、前述の曲線あるいは
テーブルの代りにこの式を用いてもよい。Although the above explanation has been made using graphs, it goes without saying that the graphs may be stored as tables. Also, if the number of input pixels is SxS and the output code amount is Q, then Q=a(IogS)" (1-exp(-bSC))
However, a, b: constants determined by the properties of the image, and the following relationship holds: Cζ1.2. Since this equation expresses the curves of FIGS. 5 and 6, this equation may be used in place of the curve or table described above.
なお、前述の実施例では、符号化方式とし、てDCTを
用いたものについて説明したが、他の符号化方式、例え
ばヘクトル量子化方式、DPCM等の予測符号化方式、
あるいはブロック符号化方式等にも通用可能で、可変長
符号を用いる全ての画像符号化方式に適用することが出
来る。In the above-mentioned embodiments, DCT was used as the encoding method, but other encoding methods such as Hector quantization method, predictive encoding method such as DPCM, etc.
Alternatively, it can be applied to block coding methods, etc., and can be applied to all image coding methods that use variable length codes.
この発明によれば、原画像の圧縮後の符号量を予測する
際に、原画像を、例えば、16X16画素に間引いて圧
縮符号化するようにしたため、符号量予測の高速化を図
ることができ、特に印刷画像のように画素数が非常に大
きい対象画像に適用すると効果が大きい。According to this invention, when predicting the code amount after compression of the original image, the original image is thinned out to, for example, 16x16 pixels and compressed and encoded, so that it is possible to speed up the code amount prediction. This is particularly effective when applied to target images with a very large number of pixels, such as printed images.
また、プリスキャンを行って漸近的に定められた出力符
号量とする従来方式にこの発明を適用すると、プリスキ
ャンで処理する画素数が16X16画素と非常に小さい
ため、高速処理が可能であり、多数回の符号化処理を高
速で行うことができ、高解像度な画像に対してもリアル
タイム処理が可能となる。Furthermore, when this invention is applied to a conventional method in which pre-scanning is performed to obtain an asymptotically determined output code amount, high-speed processing is possible because the number of pixels processed by pre-scanning is extremely small, 16 x 16 pixels. Encoding processing can be performed multiple times at high speed, and real-time processing is also possible for high-resolution images.
第1図はこの発明による画像符号量予測方式および画像
符号化方式の一実施例を示す構成図、
第2図は量子化マトリックスの一例を示す図、第3図は
ジグザグスキャンの順序を示す図、第4図はスケールフ
ァクタ、量子化ステップ幅および符号量間の定性的関係
を示す表、第5図および第6図は代表的画像の入力画素
数と出力符号量との関係を示すグラフである。
特許出願人 株式会社 リ コFIG. 1 is a block diagram showing an example of an image code amount prediction method and an image encoding method according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of a quantization matrix, and FIG. 3 is a diagram showing the order of zigzag scan. , Figure 4 is a table showing the qualitative relationship between the scale factor, quantization step width, and code amount, and Figures 5 and 6 are graphs showing the relationship between the number of input pixels and the output code amount of a typical image. be. Patent applicant Rico Co., Ltd.
Claims (3)
ータに圧縮符号化する際に、原画像の画素の一部を用い
て原画像全体の出力符号量を予測することを特徴とする
画像符号量予測方式。(1) When compressing and encoding electronically captured image data into variable-length code data, a part of the pixels of the original image is used to predict the output code amount of the entire original image. Image code amount prediction method.
ータに圧縮符号化する際に、原画像の画素の一部を用い
て原画像全体の出力符号量を所定の符号量に制御するこ
とを特徴とする画像符号化方式。(2) When compressing and encoding electronically captured image data into variable-length code data, a portion of the pixels of the original image is used to control the output code amount of the entire original image to a predetermined code amount. An image encoding method characterized by:
力符号量を所定の符号量に制御する方式は、予め複数の
代表的画像の画素を間引いて符号化し、間引きの割合を
変化させて出力SN比をパラメータとする入力画素数と
出力符号量との関係を求め、対象画像を間引いて得られ
る出力符号量と出力SN比を求め、この求めた出力符号
量と出力SN比とを、上記予め求めた複数の代表的画像
の入力画素数と出力符号量との関係と比較して上記対象
画像の画質に最も近い代表的画像を選択し、この選択し
た代表的画像から上記対象画像の画素数に対して定めら
れた符号量を与える量子化パラメータを求め、この求め
た量子化パラメータで上記対象画像を符号化することを
特徴とする請求項2記載の画像符号化方式。(3) The method of controlling the output code amount of the entire original image to a predetermined code amount using a part of the pixels of the original image is to thin out and encode the pixels of a plurality of representative images in advance, and then adjust the thinning rate. Find the relationship between the number of input pixels and the output code amount using the output SN ratio as a parameter by changing the number of pixels, find the output code amount and output SN ratio obtained by thinning out the target image, and calculate the output code amount and output SN ratio obtained by thinning out the target image. is compared with the relationship between the number of input pixels and the output code amount of the plurality of representative images obtained in advance, and the representative image closest to the image quality of the target image is selected, and the above image is selected from the selected representative images. 3. The image encoding method according to claim 2, wherein a quantization parameter that gives a predetermined code amount to the number of pixels of the target image is determined, and the target image is encoded using the determined quantization parameter.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2004082260A1 (en) * | 2003-03-13 | 2004-09-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Jpeg-compressed file creating method |
JP2006253941A (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | Image processing method and device |
CN104185623A (en) * | 2012-04-24 | 2014-12-03 | 株式会社吴羽 | Method for producing trimethylsulfoxonium bromide and temperature control method for reaction system producing trimethylsulfoxonium bromide |
JP2016052081A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | カシオ計算機株式会社 | Imaging apparatus, and method and program for storing image |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP13531090A patent/JP2882663B2/en not_active Expired - Fee Related
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