JPH0468770A

JPH0468770A - 画像符号化方式

Info

Publication number: JPH0468770A
Application number: JP2176258A
Authority: JP
Inventors: Izuru Horiuchi; 出堀内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-07-05
Filing date: 1990-07-05
Publication date: 1992-03-04
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JP2922598B2

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】［産業上の利用分野］本発明は画像符号化方式に関し、特に圧縮符号量に基づ
いて高能率、高−画質に画像を符号化する画像符号化方
式に関する。

［従来の技術］従来、直交変換符号化方式の中で符号化効率が高く、し
かも高画質な圧縮方法として、ＡＤＣＴ（Ａｄａｐｔｉ
ｖｅ　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏ５１ｎｅ　Ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ）方式が知られている。以下、第４図、第５図に
示すＡＤＣＴ方式を用いて符号化を行う装置のブロック
図とその符号化手順を第６図に示すフローチャートを参
照して説明する。

第４図は、符号化装置全体を示す概略ブロック図である
。図示するように、入力端子４０１から入力された画像
データはフレームメモリ４０２に蓄積され、後述するＤ
ＣＴ符号化部４０３により読み出される。このＤＣＴ符
号化部４０３では、量子化ステップ・サイズ制御部４０
４からの量子化ステップ・サイズに基づいて符号化が行
われ、符号化された画像データが出力端子４０５へ出力
される。

次に、ＤＣＴ符号化処理を第６図に示すフローチャート
に従って以下に説明する。

まず、ステップ５６０１では、ＤＣＴ符号化部４０３が
量子化ステップ・サイズ制御部４０４から入力した量子
化ステップ・サイズＴ１を初期値として設定する。次に
、ステップ５６０２では、量子化ステップ・サイズＴか
も圧縮符号量Ｂ。を求め、続くステップ５６０４では、
予め設定した符号量Ｂ０と求めた符号量Ｂ７が等しいか
否かをチエツクする。ここで、等しくなければステップ
５６０３において、圧縮符号量Ｂ０と設定符号量Ｂ０と
が一致するような量子化ステップ・サイズＴを求めるよ
うに、量子化ステップ・サイズ制御部４０４へ指示し、
上述の処理を繰り返す。

その後、ステップ５６０４で圧縮符号量ＢＩ、と設定符
号量Ｂ０とが一致すればステップ５６０５へ処理を進め
、フレームメモリ４０２からデータを読み込み、その時
の量子化ステップ・サイズＴに基づいて符号化を実施す
る。そして、出力端子４０５より符号化されたデータを
出力する。

次に、ＤＣＴ符号化部４０３の詳細を第５図に示すブロ
ック図を参照して以下に説明する。

まず、入力された画像データは、ブロック化部５０１で
８Ｘ８画素のブロックに分割され、次のＤＣＴ部５０２
で各ブロックごとにＤＣＴが実施される。そして、量子
化部５０３では、量子化ステップ・サイズに対して、視
覚特性に応じた重み付けがなされ、ＤＣＴ係数のうち、
高周波側は粗く、低周波側は細かく量子化される。

次に、可変長符号化部５０４で１個又は複数個組み合わ
せたＤＣＴ係数を可変長符号に変換し、符号量計算部５
０５では、可変長符号化部５０４によって符号化された
場合の圧縮符号量を求め、その値を出力する。また、可
変長符号化部５０４は、上述したように、最終的に符号
化を実施する時だけ圧縮符号を出力する。

なお、１種類の画像について調べると、ＤＣＴ符号化部
４０３に与える量子化ステップ・サイズと圧縮符号量と
の関係は、第７図に示すような単調減少関数になる。ま
た、他の画像については異なる曲線となるが、その特性
は同じである。

つまり、上述した圧縮符号量が設定符号量に一致するよ
うな量子化ステップ・サイズを求める反復動作は必ず収
束する。

また、符号化方法は同じであるが、圧縮符号量の調節方
法が異なる方式も提案されており、以下その方式を第８
図に示すフローチャートに従、つて説明する。

まず、ステップＳ８０１において、画像データの画面全
体における高域強度を計算し、ステップ５８０２では、
その値から圧縮符号量が設定符号量に近い値をとる量子
化ステップ・サイズを予測する。そして、ステップ５８
０３において、この予測値を用い、上述したように、Ｄ
ＣＴ符号化を実行する。次に、ステップ５８０４では、
量子化ステップ・サイズの予測値で符号化した事による
圧縮符号量の誤差は、符号化されたＤＣＴ係数のうち、
高域側を削除して調整する。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら、上記従来例では、何れの場合も圧縮率を
高（設定した場合や画像の情報量が元々多い場合に、量
子化ステップ・サイズを大きな値に設定して情報を削減
していたため、ブロック歪が発生し、視覚上大きな画質
の劣化を招くという欠点があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたもので、
符号化の際に発生する視覚上の画質劣化を抑えることが
できる画像符号化方式を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明の画像符号化方式は
以下の構成から成る。すなわち、圧縮符号量に基づいて
、画像を符号化する画像符号化方式において、画像デー
タを平滑化係数に応じて平滑化する平滑化手段と、該平
滑化手段で平滑化されたデータの符号化を行う符号化手
段と、該符号化手段での符号化に際し、所望の平滑化係
数を特定する特定手段とを備える。

［作用］以上の構成において、画像データを平滑化係数に応じて
平滑化し、その平滑化されたデータの符号化を行うこと
により、符号化の際に発生する視覚上の画質劣化を抑え
ることができる。

［実施例］以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な一実施例
を詳細に説明する。

第１図は、本実施例における符号化装置の構成を示す概
略ブロック図である。ここで、フレームメモリ１０２．
ＤＣＴ符号化部１ｏ４．量子化ステップ・サイズ制御部
１０５は、前述した第４図に示す各部と同様であり、こ
こでの説明は省略する。

第１図において、１０１は画像入力部であり、例え、ば
ＣＣＤエリアセンサやＣＣＤラインセンサなどにより構
成され、画素毎の画像データをデジタル信号に変換し、
フレームメモリ１０２に送出する。入力は、１画面毎に
行い、フレームメモリ１０２に格納される。なお、セン
サの代わりに、例えばコンピュータに接続し、インタフ
ェースにより入力しても良い。

１０７はＤＣＴ符号化部１０４によって符号化された圧
縮符号を記録する配憶部であり、例えばハードディスク
や磁気記憶媒体、ＩＣメモリ等によって構成される。１
０８は圧縮符号を、例えば公衆回線（デジタル、アナロ
グ）等を介して送信する送信部、１０９は圧縮符号な復
号化する復号化部である。１１０は復号化部１０９によ
って復号化された画像を表示する画像表示部であり、Ｃ
ＲＴ等のモニタにより構成される。

１１１は復号化部１０９によって復号化された画像を記
録媒体上に再生する画像再生部であり、例えば、レーザ
ビームプリンタ、インクジェットプリンタ、熱転写プリ
ンタ、ドツトプリンタによって構成される。１１２はセ
レクタであり、■符号化部１０４からの圧縮データを記
憶部１０７に送る■送信部１０８に送る■復号化部１０
９に送る■記憶部１０７に記憶された圧縮データを送信
部１０８に送る■復号化部１０９に送るの何れかを選択
する。

なお、本実施例では、ＤＣＴ符号化部１０４の前段に高
周波成分を減衰する２次元ディジタル・フィルタ（２次
元ＬＰＦ）１０３を設け、画像金体について、なめらか
に高域成分の情報を削減することにより、ブロック歪の
発生を抑えるものである。また、２次元ＬＰＦ１０３の
フィルタ係数は、ＤＣＴ符号化部１０４の符号量の計算
値又はその値で決定される量子化ステップ・サイズの値
に基づいて２次元ＬＰＦ係数決定部１０６が決定し、画
像の情報量を減少させたい度合いに応じて急峻な特性に
するか、ゆるやかな特性にするか、又はフィルタ処理し
ない等のように適応的に決定するものである。

ここで、本実施例における動作を第１図に示す概略ブロ
ック図と第２図に示すフローチャートを参照して以下に
説明する。

画像データは、入力端子１０１から入力されてフレーム
・メモリ１０２に蓄積される。そして、符号化処理の前
に、２次元ＬＰＦ１０３によって高域成分が除去される
。この２次元ＬＰＦ１０３の伝達間数Ｈｌ　！　＋　ｗ
　ｌを次の（１）式に示す。

Ｈ（ｚ、＠）＝　　Σ　Σ　ａ　ｔ＊ｍ＊＋　　＊＊ｎ
＋＋　　ｗ”　　Ｚ　’ただし、μ、νはそれぞれ画像
の水平、垂直方向の空間周波数であり、Ｘｍ、ｙｓは水
平、垂直方向のサンプリング間隔、ｊは虚数を示す記号
である。また、本実施例では、ｍ＝ｎ＝１であり、フィ
ルタ係数［ａ□］を次の（２）式に示す。

ここで、ｋはフィルタの特性を決めるフィルタ変数であ
り、第２図に示すステップ５２０１では２次元ＬＰＦ係
数決定部１０６が、初期値としてに＝０に設定し、最初
、伝達関数をＨ（ｚ、ｗｌ　＝　１にしている。そして
、０≦ｋ　Ｓ　１／１６の範囲でｋが大きい程、高域成
分が減衰する。

第３図は、０〈ｋ≦１／１６のフィルタ特性を示す図で
あり、斜線部は遮断領域である。

また、ステップ５２０１では、ＤＣＴ符号化部１０４が
量子化ステップ・サイズ制御部１０５からの量子化ステ
ップ・サイズＴＩを初期値として設定し、ステップ５２
０２では、量子化ステップ・サイズＴ、で符号化した場
合の圧縮符号量Ｂ。

を求める。そして、ステップ５２０３では、圧縮符号量
Ｂ、と量子化ステップ・サイズＴ、とから圧縮符号量が
設定符号量Ｂ０と一致するような量子化ステップ・サイ
ズＴ２を求める。つまり、画像の情報量が多い程、量子
化を粗く行う必要があり、Ｔ、の値は太き（なる。

そこで、ステップ５２０４，５２０５においてＴ２の値
を基準とし、上述したフィルタ変数にの値を設定する。

まずステップ５２０４で所定の値Ｔ、と比較を行い、１
５未満であればｋ　（＝Ｏ）をそのままとするが、Ｔ１
以上であればステップ５２０５へ処理を進め、所定の値
Ｔ、（＞Ｔ、）と比較する。ここで、Ｔ１未満であれば
ステップ８２０６へ処理を進め、ｋに“１／３２”を設
定するが、Ｔ、以上であればステップ５２０７へ処理を
進め、ｋに“１／１６″を設定する。

従って、情報量の多い画像は、ｋの値を大きく設定し、
予め高域側の情報量を減少させることができる。以後、
符号化処理が終了するまでｋの値は、１画面分の処理の
間、固定される。

次に、ステップ８２０８では、ＤＣＴ符号化部１０４が
、２次元ＬＰＦ　ｌ　０３によってフィルタ処理された
画像データを読み込み、続くステップ５２０９で再度圧
縮符号量を計算する。そして、ステップ５２１０へ処理
を進め、設定符号量Ｂ０と圧縮符号量とが一致するか否
かを判断し、一致しなければステップ５２１０へ処理を
進め、量子化ステップ・サイズの値を計算し直し、上述
した処理を繰り返す。

その後、設定符号量Ｂｏと一致すると、ステップ５２１
２へ処理を進め、２次元ＬＰＦ１０３によりフィルタ処
理を行い、次のステップ５２１３では、ＤＣＴ符号化処
理を行い、圧縮符号を出力端子１０７より出力する。

本実施例では、２次元ＬＰＦ１０３の特性制御を３段階
（０，１／３２．１／１６）としたが、任意のｎ段階（
ｎ≧Ｏの整数）で制御しても良いし、また量子化ステッ
プ・サイズＴの開数に＝ｆ　（Ｔ）として連続的に制御
しても良い。

以上説明したように、本実施例によれば、画像全体をな
めらかな処理によって斜め方向の高域成分の情報を減少
させることで、その分だけ細かい量子化ができ、ブロッ
ク歪のような視覚上好ましくない劣化の発生を阻止でき
る効果がある。

［他の実施例］次に、本発明に係る他の実施例を関係する図面を参照し
て以下に説明する。

なお、この実施例における装置の構成は、前述した実施
例における構成と同様であり、ここでの説明は省略する
。また、２次元ＬＰＦ１０３は、前述した実施例と同様
なフィルタ係数を使用し、フィルタ変数により特性を可
変とする。

以下、第９図に示すフローチャートを参照して処理を説
明する。

第９図に示すステップ８９０１〜５９０３は、前述した
実施例と同じであり、この実施例ではステップ５９０４
以降を説明する。

このステップ５９０４では、量子化ステップ・サイズは
Ｔ３に固定され、フィルタ変数の制御により圧縮符号量
を調節する。また、フィルタ変数ｋを決め、ステップ５
９０５ではフィルタ処理を行う、そして、ステップ８９
０６で圧縮符号量を計算し、その圧縮符号量が設定符号
量Ｂ０と等しいかをステップ５９０７で判断する。その
結果、等しくなければステップ５９０４へ処理を戻し、
上述した処理を繰り返す。

一方、ステップ５９０７で、圧縮符号量の計算値と設定
符号量が一致すればステップ８９０８へ処理を進め、２
次元ＬＰＦ１０３によりフィルタ処理を行う。そして、
ステップ５９０９へ処理を進め、ＤＣＴ符号化処理を行
い、圧縮符号を出力端子１０７から出力する。

この実施例において、ステップ５９０２及びＳ９０３を
省略し、量子化ステップ・サイズを最初から固定とし、
フィルタ特性だけを制御して圧縮符号量を調節しても良
い。

また、前述したように、高域強度により設定符号量を与
える量子化ステップ・サイズを予測し、２次元ＬＰＦの
特性を可変にして、設定符号量を調節しても良い。

また、上述した実施例では、全ブロックについて同じ方
法で量子化を行っているが、各ブロック毎に画像データ
の特性に適した量子化をする適応的な量子化手段を併用
しても、ブロック歪や符号量制御のし易さ等から有効で
ある。

更に、２次元ＬＰＦの特性を決定するために、量子化ス
テップ・サイズの値を用いても良いし、圧縮符号量の計
算値を用いても良い。その場合、画像の高域強度等、画
像の情報量と相関を持つ量なら利用する事ができる。

上述した実施例では、２次元ＬＰＦの特性は、第３図に
示すように、斜め方向の高周波成分のみを減衰する３×
３次のフィルタを使用したが、ｍＸｎ　（ｍ≧１．ｎ≧
１）次のフィルタを用いても良い、そして、次数を大き
くすればより急俊なカット・オフ特性を得る事ができる
。

また、第１０図、第１１図に示すようなダイヤモンド型
や、縦方向、横方向の高周波成分を減衰する第１２図又
は第１３図に示すような他の遮断特性の形状を持つフィ
ルタを使用しても良い。

更にまた、フィルタ処理を施した画像データをフレーム
・メモリに格納し、再度、読出して同じあるいは異なる
係数でフィルタ処理を行っても、次数を大きくした場合
と同様な効果を得ることが可能となる。

上述の画像符号化方式は、静止画像、動画像を問わず適
用することができる。例えば、画像ファイルシステムや
スチルビデオカメラ等の記憶装置、複写機等の画像記録
装置、ファクシミリやテレビ電話等の画像伝送装置など
の静止画像処理装置の他、ビデオカメラや動画像のテレ
ビ電話等の動画像処理装置にも本発明は有効である。

また、白黒画像のみでなく、カラー画像に対しても本発
明は適用できる６例えば、カラー画像信号を（Ｒ，Ｇ、
　Ｂ）、（Ｙ、　Ｍ、　Ｃ）、（Ｘ、　Ｙ、　Ｚ）や（
Ｙ、１．Ｑ）、（Ｌｏ。

ａ＊、ｂ＊）、（Ｌ、　ｕ、　ｖ）、（Ｌ、Ｒ，Ｂ）等
の各色成分の各々について、本発明の符号化のアルゴリ
ズムを用いて符号化すればよい、その際、特に　（Ｙ、
１．Ｑ）のように輝度信号と色度信号とに分離されてい
る場合には、色度信号に対してはより少ない符号量に圧
縮しても、画像の劣化は人間の目には目立たない。

また、ＤＣＴ符号化部１０４で行う可変長符号化（エン
トロピー符号化）は、ハフマン符号化に限らず、ＭＨ符
号化、ＭＭＲ符号化、算術符号化などであってもよい、
また、上述のエントロピー符号化に限らず、ランレング
ス符号化等であってもよ、い。さらに、ＤＣＴに限らず
、他の直交変換（アダマール変換等）を行ってもよい。

すなわち、符号化の方法は、前述した実施例に限らない
。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、符号化の際に発
生する視覚上の画質劣化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本実施例における符号化装置の構成を示す概略
ブロック図、第２図は本実施例における処理手順を示すフローチャー
ト、第３図は本実施例におけるＬＰＦの周波数特性を示す図
、第４図は一般的な符号化装置の構成を示す概略ブロック
図、第５図は一般的なりＣＴ符号化部の構成を示す概略ブロ
ック図、第６図及び第８図は一般的なりＣＴ符号化処理を示すフ
ローチャート、第７図はＤＣＴ符号化の量子化ステップサイズと圧縮符
号量との関係を示す図、第９図は他の実施例での処理手順を示すフローチャート
、第１０図乃至第１３図は他の実施例でのＬＰＦの周波数
特性を示す図である。図中、１０１・・・画像入力部、１０２・・・フレーム
メモリ、１０３・・・２次元ＬＰＦ、１０４・・・ＤＣ
Ｔ符号化部、１０５・・・量子化ステップ・サイズ制御
部、１０６・・・２次元ＬＰＦ係数決定部、１０７・・
・記憶部、１０８・・・送信部、１０９・・・復号化部
、１１０・・・画像表示部、１１１・・・画像再生部、
１１２・・・セレクタである。特許出願人　　　キャノン株式会社汗尿才第３図第１Ｏ図第５図第７図第１１図第９図

Claims

【特許請求の範囲】圧縮符号量に基づいて、画像を符号化する画像符号化方
式において、画像データを平滑化係数に応じて平滑化する平滑化手段
と、該平滑化手段で平滑化されたデータの符号化を行う符号
化手段と、該符号化手段での符号化に際し、所望の平滑化係数を特
定する特定手段と、を備えることを特徴とする画像符号化方式。