JPH04971A - 画像の符号化方式 - 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】 産業上の利用分野 本発明は画像を直交変換しその変換係数を可変長符号化
することによりデータ圧縮を行う画像の符号化方式に関
する。

従来の技術 画像の冗長度圧縮方法として直交変換符号化が知られて
いる。これは画像を矩形ブロックに分割して各ブロック
に対して直交変換を行うことにより画像を周波数成分に
変換し、周波数空間上でエネルギーが低周波領域に集中
することを利用してデータを圧縮するものである。デー
タの圧縮にはハフマン符号等の可変長符号化を用いるこ
とができる。直交変換にはアダマール変換、フーリエ変
換、離散的コサイン変換等があるが、近年はより低次の
領域にエネルギーが集中する離散的コサイン変換が多（
利用されている。

離散的コサイン変換および可変長符号化を用いて画像の
圧縮を行うものとして、例えばダブ１ｊニー・チェノ　
アンド　ダブリュー・ブラット　「シーン　アゲブチイ
ブ　フーダ」　アイ・トリプル・イートランザクンヨン
ズ　オン　コ；ユニケイションズ　（Ｗ、Ｃｈｅｎ　　
ａｎｄ　　Ｗ、Ｐｒａｔｌ、５ｃｅｎｅ　　Ａｄａｐｔ
ｉｖｅ　　Ｃｏｄｅｒ−、ＩＥＥＥ　　丁ｒａｎｓａｃ
ｔｉｏｎｓ　　。

ｎ　　Ｃｏｌ１ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）　　、Ｖｏｌ、
Ｃｏｍ−３２，Ｎｏ、３．Ｍａｒｃｈ　　１９８４に示
される方式がある。

一方画像データベース等では画像のデータ量削減のため
に画像圧縮を行い、符号データを光ディスク等の蓄積媒
体に格納することが行われる。このような画像データ量
削減から画像を検索する際には、画像に割り付けた検索
番号から索引する場合もあるが、求める画像が予め特定
出来ない場合には、頁め（りのように高速に順次画像を
表示してユーザに提示することが有効である。

発明が解決しようとする課題 頁めくりのように高速な表示を行う場合には、当然符号
データも表示速度に応して高速に転送する必要がある。

しかしなから符号データを格納した蓄積媒体からの読み
出し速度および蓄積媒体から復号部へのデータ転送速度
が十分でない場合、符号データの転送が表示速度に追従
できなくなることがある。さらにハフマン符号のような
可変長符号化を用いる手法では、高い周波数成分までを
含む複雑な画像は符号データ量が多（、高い周波数成分
が少ない単調な画像は符号データ量が歩ないという傾向
があり、圧縮率は個々の画像によって異なる。このため
定められた表示速度に対し、圧縮率の高いＷｉ偉は表示
速度に追従できるが圧縮率の低い画像は追従できないと
いった場合が生じる。

また頁めくりの速さを可変として、注目画像の付近では
頁めくりを遅く、それ以外は速（といったユーザインタ
ーフェースを実現しようとした場合にも、上述の点が問
題となる。

本発明はかかる課題に鑑みてなされたもので、周波数領
域別に符号データを管理することにより、符号データ転
送速度に制限がある場合でも任意の表示速度で画像を再
生できるようにすることを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するため、画像を矩形ブロック
に分割し、各ブロックに対して２次元直交変換を行って
得る変換係数を可変長符号化する画像の符号化において
、各ブロックの変換係数を空間周波数に基づきＮ個の領
域に帯域分割して各領域別に可変長符号化を行い、可変
長符号化に際しては各領域内で周波数の低い成分からあ
らかじめ定めた順序でスキャンした変換係数の１次元配
列を構成し１次元配列の非ゼロ係数値およびその位置情
報に対して可変長符号化を行い、かかる可変長符号化を
変換係数の全ブロックに渡り処理し、可変長符号化によ
って得られた符号データを領域別に格納すると共に領域
別に符号データ量を管理する。

作　　用 本発明は上記した手段により、各領域に対して１．２．
・・・、Ｎと番号を割り付けた場合の領域にまでの全符
号データ量を１．２．・・・、にの各領域の符号データ
量の和とした時に、領域にまでの全符号データ量があら
かじめ定められた符号データ量を越えないようにｋの値
を決定し、画像の復号化に際しては、１，２．・・・、
にの各領域の符号データのみを用いて１，２．・・・、
にの各領域の変換係数データを可変長復号化すると共に
領域（ｋ＋１）以上の領域の変換係数はゼロとして２次
元逆直交変換を行うことにより画像を再生する。

実施例 第１図は本発明の画像の符号化方式の実施例を実現する
画像符号化装置のブロック図である。画像データは１の
ブロック分割部で矩形ブロックに分割され、各ブロック
に対して２のＤＣＴ／量子化部で２次元離散的コサイン
変換（ＤＣＴ）により変換係数に変換されさらに量子化
されて３のバッファメモリに格納される。ここで６のア
ドレス発生部はバッファメモリ３の書き込み・読み出し
アドレスを制御する。バッファメモリ３の変換係数はジ
グザグにスキャンされて順次読み出され、４のハフマン
符号化部で符号化される。ノ１フマン符号化は、非ゼロ
の係数と非ゼロ係数に前置する連続するゼロを１つの処
理単位として行われる。第２図は１６個の変換係数列に
対するノ１フマン符号化を示すもので、同図（ａ）の変
換係数は同図（ｂ）に示すハフマン処理単位に分解され
、各処理単位に対してハフマン符号化法により符号語が
割当られる。なお同図に示すように最後の非ゼロ係数の
後にはＥＯＢが割り当てられるため、最後のゼロランは
符号化されない。

さて第１図のハフマン符号化部４は変換係数を領域別に
符号化するが、これを第３図により説明する。第３図（
ａ）は画像を６×６の画素サイズでブロック分割した場
合の画像ブロックであり、これを２次元ＤＣＴおよび量
子化して同図（ｂ）の変換係数ブロックを得る。変換係
数は左上が低周波成分であり、右方に水平方向の高周波
数成分、下方に垂直方向の高周波成分となる。同図（ｂ
）の変換係数ブロックをその周波数帯域により３つの領
域に分割した状態を示すのが同図（Ｃ）である。図中■
は直流成分、■は低周波領域、■は高周波領域である。

このように周波数帯域により分割した各領域に対して、
それぞれ独立してハフマン符号化が行われる。同図（ｄ
）はハフマン符号化に際して、領域■、■、■における
変換係数のスキャンニングシーケンスを示す図である。

図に示すように最初に領域■の変換係数を、２番目から
１０番目までで領域■の変換係数を、１１番目から３６
番目までで領域■の変換係数をそれぞれジグザグにスキ
ャンする。このようにスキャンされた変換係数に対して
、各領域別に第２図で説明したごと（ハフマン符号化を
行う。

従って各領域毎にＥＯＢが付加される。なお）＼フマン
符号化において直流成分だけは別処理とし、隣接するブ
ロック間で直流成分の差をとり差成分に対してハフマン
符号化を行うＤＰＣＭを適用することも可能である。

以上第３図で説明した帯域分割の処理は、第１図の画像
符号化装置における５の符号化制御部において制御され
る。領域の分割情報は各領域の終点アドレスにより与え
られ、領域１の終点アドレスは第１図７の領域１終点ア
ドレスレジスタに、領域Ｎの終点アドレスは同図８の領
域Ｎ終点アドレスレジスタにそれぞれ格納される。第３
図の例では、領域１の終点アドレスは１′、領域２の終
点アドレスは１０′、領域３の終点アドレスは３６′で
ある。第１図の符号化制御部５はアドレス発生部６から
のスキャンニングアドレスと各領域の終点アドレスレジ
スタとを比較することによって、現在の処理領域を管理
する。符号化制御部５が領域の境界を検出するとハフマ
ン符号化部４はＥＯＢ付加を行う。これにより符号デー
タは各領域で独立して扱うことができる。ハフマン符号
化部４からの符号データは９の符号バッファに格納され
る。符号バッファ９はＮ個の領域に分割されており、符
号データは符号化制御部５によって該当するバッファ領
域に格納されていく。

上記の処理は画像の全ブロックに渡り順次行われる。第
１図１０の符号量管理部は符号バッファ９のＮ個の領域
それぞれの符号データ量を計数していく。全ブロックの
処理が終了した時点で、符号バッファ９には領域別に符
号データが格納され、各領域の符号データ量が符号量管
理部１０で管理されている。次に符号バッファ９の符号
データは符号量管理部１０の制御のもとで１１の符号バ
ッキング部により再構成され、ヘッダが付加されて最終
的な符号データとなる。第４図はこれを説明する図で、
同図（ａ）のごとく領域１符号バッファに格納されたＣ
１サイズの符号データと、領域２符号バッファに格納さ
れたＣ２サイズの符号データと、領域３符号バッファに
格納されたＣ３サイズの符号データは、第１図の符号バ
ッキング部１１により第４図（ｂ）のごとく再構成され
ヘッダが付加される。ここで同図（ａ）の各領域の符号
データはそれぞれバイトバウンダリにビットスタッフさ
れているものとする。同図くｂ）のヘッダの内容を示す
のが同図（ｃ）である。ヘッダ情報としては、領域数、
領域１符号データ量、領域１＋２符号データ量、領域１
＋２＋３符号データ量、領域１先頭アドレス、領域２先
頭アドレス、領域３先頭アドレスがある。

次に上記のごとく行われた符号化処理に対する復号化処
理について説明する。符号データがＮ個の領域別に管理
されていることにより、復号化処理は低周波側からに個
（１≦に≦Ｎ）の領域の符号データを用いて行うことが
できる。例えば第４図の例における領域２までの符号デ
ータを用いて復号を行う場合、領域１の符号データに対
するアドレスポインタと領域２の符号データに対するア
ドレスポインタとを準備し、ヘッダ情報を参照して初期
値としてそれぞれ領域１先頭アドレスおよび領域２先頭
アドレスを設定する。これらのアドレスポインタを順次
更新しつつノ１フマン復号化を進めることにより、第３
図における領域１および２の変換係数を再現することが
できる。また領域３の変換係数に対してはすべてゼロを
設定する。

しかる後に逆量子化および逆ＤＣＴを行うことにより、
元の画像を再生することができる。再生画像は領域３の
周波数成分がゼロとなっているため原画像に対して低域
通過型の空間フィルタをかけたものとなっているが、高
周波成分は人間の視覚感度が低いこともあり、原画像に
対しての劣化が最小限に抑えられている。このように符
号データを周波数帯域別に管理することにより復号に用
いる符号データの領域が選択でき、従ってヘッダ情報を
参照することにより復号に用いる符号データ量を選択す
ることができる。

本発明においては、符号データを周波数帯域別に管理す
る上記の手法を再生画像の表示速度を一定に保つために
利用する。画像データベース等では画像の符号化を行い
、符号データを光ディスク等の蓄積媒体に格納すること
が行われる。このような画像データベースから画像を読
み出す際には、画像に割り付けた検索番号から索引する
場合もあるが、求める画像が予め特定出来ない場合には
、頁め（りのように高速に順次画像を表示してユーザに
提示することが有効である。頁めくりのように高速にか
つ一定の速度で画像を表示するためには、蓄積メディア
から高速に符号データを読み出し復号部に転送する必要
がある。しかしなから蓄積メディアからのデータ読み出
し速度、復号部へのデータ転送速度には物理的に一定の
制限がある。前者はディスクドライブ等の性能に依存し
、後者はバス転送速度等に依存する。このような制限の
もとでは、画像を表示する速度に対応して、画像の符号
データ量の上限が存在する。例えば蓄積メディアから復
号部へのデータ転送速度が物理的にＩＭＢ（メガバイト
）７秒であった場合、表示速度が１秒／画面の時は画像
の符号データ量の上限がＩＭＢ、表示速度が０．５秒／
画面の時は画像の符号データ量の上限が０．５ＭＢ、表
示速度が０．１秒／画面の時は画像の符号データ量の上
限がＯ，ＩＭＢとなる。このように画像の表示速度に対
して画像の符号データ量の制御が必要な場合に、前述の
符号データを周波数帯域別に管理する手法を用いること
ができる。

第５図は表示速度一定のための符号データ量の制御を説
明する図である。表示速度と符号データ転送速度がそれ
ぞれ１６の演算部に入力され、画面の符号データ量の上
限が演算される。１５の再生領域決定部では演算部１６
からの符号データ量／画面と１９の蓄積メディアから読
み出した符号データファイルのヘッダ情報とから、どの
領域の符号データまでを復号するかが決定される。１７
の復号部は、再生領域決定部１５から指定された領域ま
での符号データを蓄積メディア１９から読み出し、画像
を復号して１８のデイスプレィに表示する。

以上の処理は、表示速度が速くなるに従って復号に用い
る符号データの領域数は少なくなり、再生画像の解像度
は低下していく。しかしなから、高速な表示すなわち高
速な頁めくりとなるに従い人間の視覚が追従できなくな
り画像の認知能力は低下していく。このため高速頁めく
りをした際の再生画像の解像度低下は目立たなくなると
いう特徴がある。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、ＤＣＴと可変
長符号を用いた画像の符号化に対して、周波数帯域別に
符号データを管理することができる。これを利用して、
蓄積メディアから復号部への符号データ転送速度に制限
がある場合でも、常に任意の速度で表示を行うための符
号データアクセスが可能となる。これは画像データベー
スなどで高速な頁め（りを行う場合には極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における画像の符号化装
置のブロック図、第２図は変換係数に対するハフマン符
号化を説明する図、第３図は変換係数の領域分割および
ハフマン符号化のためのスキャンニングシーケンスを説
明する図、第４図は各領域別の符号データの再構成およ
びヘッダ情報を説明する図、第５図は表示速度一定のた
めの符号データ量の制御を説明する図である。 １・・・ブロック分割部、２・・・ＤＣＴ／量子化部、
３・・・バッファメモリ、４・・・ハフマン符号化部、
５・・・符号化制御部、６・・・アドレス発生部、７・
・・領域１終点アドレスレジスタ、８・・・領域Ｎ終点
アドレスレジスタ、９・・・符号バッファ、１０・・・
符号量管理部、１１・・・符号バッキング部。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第１図 面像データ 第２図 （ａ）２戎係収 （ｂン　ハフマン込Ｍ１牢づｍ ０３０００−４０００２　／　０２　ｔ）Ｏｔｌ−シー
　　　　　　　　−ｍ−、−一−Ｎ−−−Ｊ１／、３）
　　（３，−路） （３，２）　（６，ｌ）　（／、Ｚ） ＣＩ：θ８ン 符号テータ 第 図 第 図 （０Ｌ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像を矩形ブロックに分割し、各ブロックに対し
   て２次元直交変換を行って得る変換係数を可変長符号化
   する画像の符号化において、前記各ブロックの前記変換
   係数を空間周波数に基づきＮ個の領域に帯域分割して各
   前記領域別に可変長符号化を行い、該可変長符号化に際
   しては各領域内であらかじめ定めた順序でスキャンした
   前記変換係数の１次元配列を構成し該１次元配列の非ゼ
   ロ係数値およびその位置情報に対して可変長符号化を行
   い、かかる前記可変長符号化を前記変換係数の全ブロッ
   クに渡り処理し、前記可変長符号化によって得られた符
   号データを前記領域別に格納すると共に前記領域別に符
   号データ量を管理し、各前記領域に対して１、２、・・
   ・、Ｎと番号を割り付けた場合の領域にまでの全符号デ
   ータ量を１、２、・・・、ｋの各領域の前記符号データ
   量の和とした時に、領域ｋまでの全符号データ量があら
   かじめ定められた符号データ量を越えないように前記ｋ
   の値を決定し、画像の復号化に際しては、前記１、２、
   ・・・、ｋの各領域の符号データのみを用いて前記１、
   ２、・・・、ｋの各領域の変換係数データを可変長復号
   化すると共に領域（ｋ＋１）以上の高周波領域の変換係
   数はゼロとして２次元逆直交変換を行うことにより画像
   を再生することを特徴とする画像の符号化方式。
2. （２）符号データを復号した再生画像の表示速度が定め
   られた時、蓄積媒体からの前記符号データの読み出し速
   度および前記蓄積媒体から読み出した符号データの復号
   部への転送速度に基づいて前記表示速度を実現できる最
   大符号データ量を導出し、前記最大符号データ量を満た
   す前記領域ｋを決定することを特徴とする請求項１記載
   の画像の符号化方式。