JPH05316369A - 画像圧縮伸張装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 用途に応じて複数のアルゴリズムを切り替え
ることができ、しかも高速で動作する画像の圧縮伸張装
置を経済的に実現すること。 【構成】 装置全体の制御を司るホストＣＰＵ１−１
は、圧縮或いは伸張処理の為の制御情報を生成或いは解
釈し、ハードディスク１−４に保存されている複数の画
像処理装置用プログラムから適切なプログラムを選択
し、符号化・復号を行う符号化・復号装置１−３に転送
する。符号化・復号装置１−３は、それをダウンロード
して走らせる。次に、ホストＣＰＵ１−１は、ハードデ
ィスク１−４より画像或いは圧縮データを取り出し、順
次符号化・復号装置１−３へと転送する。符号化・復号
装置１−３は、先のプログラムに従い送られたデータの
処理を行う。そしてホストＣＰＵ１−１は、符号化・復
号装置１−３で処理されたデータを順次取り出し、ハー
ドディスク１−４へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号の圧縮伸張装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像圧縮伸張処理には複数のアルゴリズ
ムが存在し、一般的には長所・短所を持つため、画質／
圧縮率／出力媒体等に基づき適切なものが選択され、使
用される（例えば、インターフェース，Ｄｅｃ．１９９
１，Ｐ１２９−２３１参照）。例えば、画像データの検
索の場合には瞬時に画像全体の把握ができるアルゴリズ
ムで符号化されている方が好ましく、画像データをプリ
ンタ等に出力する場合は少ないメモリで処理可能なアル
ゴリズムで符号化されていることが望まれる。或いは、
非可逆でも高圧縮率を実現するアルゴリズムが望まれる
場合もあるし、低圧縮率でも可逆性が望まれる場合もあ
る。このように状況に応じて必要とされるアルゴリズム
が異なるために、画像圧縮伸張装置は複数のアルゴリズ
ムを実装することが望ましい。またカラー画像を扱うの
で、その膨大なデータ量を処理するには高速性が必要と
なる。

【０００３】以上の要求を汎用プロセッサで実現する
と、複数のアルゴリズムに対応することは出来るが、扱
うデータ量が多いため圧縮伸張処理に非常に時間を要す
る（例えば、日経エレクロトニクス，１９９１．６．２
４，Ｐ１４９−１５８参照）。

【０００４】一方、圧縮伸張専用のＬＳＩを用いること
で高速な処理は可能となる（例えば、映像情報，１９９
１．６，Ｐ３５−４１参照）。

【０００５】図８は、専用ＬＳＩを使用した従来の符号
化・復号装置の概略構成例を示している。この符号化・
復号装置は、符号化・復号専用ＬＳＩ３−１、データ交
換用メモリ３−２，３−３、テーブル用メモリ３−４、
バスインターフェース３−５を備えている。

【０００６】専用ＬＳＩ３−１の中には、ハフマン符号
方式の符号化・復号回路３−１ａ、ＤＣＴ（離散コサイ
ン変換）変換回路３−１ｂ、量子化回路３−１ｃ、量子
化テーブル３−１ｄ、バスインターフェース３−１ｅ，
３−１ｆ等が設けられており、使用者の要求に応じて使
用する符号化・復号方式を切り換えている。しかしなが
ら、上記専用ＬＳＩでは、複数存在するアルゴリズムの
一部（図８の例ではハフマン符号方式とＤＣＴ方式）に
対応する回路を実装するのみである。また、数種類の専
用ＬＳＩを用いる場合、専用ＬＳＩ３−１の他にもメモ
リ３−２，３−３，３−４等の周辺部品が必要となる
為、面積や消費電力等の実装上の問題が生ずる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、用
途に応じて複数のアルゴリズムを切り替え、しかも高速
で動作する画像の圧縮伸張装置を経済的に実現すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像圧縮伸張装
置は、前記目的を達成するため、画像圧縮伸張装置全体
の制御及びこれに基づく圧縮データ中の所定の位置に付
加される制御情報の作成／解釈の処理を行う制御手段
と、前記制御手段の使用するデータを一時的に記憶する
記憶手段と、圧縮伸張及びその前後に必要となる画像処
理を行う画像処理手段と、処理データや前記画像処理手
段の制御プログラムを保管する補助記憶手段と、前記制
御手段と前記画像処理手段でデータ交換を行うための第
１のデータ交換手段と第２のデータ交換手段を備え、前
記補助記憶手段から前記制御プログラムを読み出し、前
記第１のデータ交換手段を通して前記画像処理手段にダ
ウンロードを行った後、前記画像処理手段の要求に応じ
て第１のデータ交換手段で画像データを第２のデータ交
換手段で圧縮データを非同期に交換しながら、前記画像
処理手段において圧縮伸張処理及びその前後処理を行う
ことを特徴とする。

【０００９】

【作用】装置全体の制御を司る制御手段は、圧縮或いは
伸張処理の為の制御情報を生成或いは解釈し、補助記憶
手段に保存されている複数の画像処理装置用プログラム
から適切なプログラムを選択し、符号化・復号を行う画
像処理手段に転送する。すると、画像処理手段は、それ
をダウンロードして走らせる。次に、制御手段は、補助
記憶手段等より画像或いは符号データを取り出し、順次
画像処理手段へと転送する。画像処理手段は、先のプロ
グラムに従い送られたデータの処理を行う。そして制御
手段は、画像処理手段で処理されたデータを順次取り出
し、補助記憶手段等へ出力する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。

【００１１】図１は、本発明を実施するための画像圧縮
伸張装置の概略構成を示している。この画像圧縮伸張装
置は、画像圧縮伸張装置全体の制御や、これに基づき圧
縮データに付加される制御情報（詳細は後述する）の作
成／解釈等をするための制御手段であるホストＣＰＵ
(中央処理装置) １−１、前記制御手段の使用するデー
タを一時的に記憶する記憶手段であるメモリ１−２、圧
縮伸張及び画像処理を行う為の符号化・復号装置１−
３、画像圧縮伸張装置をネットワークに接続しそのデー
タの入出力を行うための入出力手段であるネットワーク
インターフェース１−５、画像データ，前記圧縮データ
に前記制御情報を付加した符号データ，前記符号化・復
号装置１−３上で動作するプログラム等を保管する大容
量の補助記憶手段であるハードディスク１−４からなっ
ている。

【００１２】前記符号化・復号装置１−３は、図２に示
すように、圧縮伸張処理とその前後に必要な画像処理を
行う画像処理手段である画像処理装置２−４、前記ホス
トＣＰＵ１−１と前記画像処理装置２−４間でデータ交
換を行うデータ交換手段の一つであり画像データや前記
画像処理装置２−４用プログラム等のデータ交換を行う
ための第１のデータ交換手段である汎用メモリ２−１、
同じくデータ交換手段の一つで圧縮データの交換を行う
ための第２のデータ交換手段である符号メモリ２−２、
前記画像処理装置２−４のワークメモリ２−５、ＤＣＴ
変換を行うＤＣＴユニット２−３、前記画像処理装置２
−４の起動用プログラムが格納されているプログラムＲ
ＯＭ２−６からなっている。

【００１３】先ず、上述の画像圧縮伸張装置の基本的な
動作について説明する。

【００１４】ホストＣＰＵ１−１は、圧縮或いは伸張処
理の為の制御情報を生成或いは解釈する。するとホスト
ＣＰＵ１−１は、ハードディスク１−４に保存されてい
る複数の画像処理装置２−４用プログラムから適切なプ
ログラムを選択し、符号化・復号装置１−３に転送す
る。すると、既にプログラムＲＯＭ２−６から起動され
プログラムデータ待ちの画像処理装置２−４は、それを
ダウンロードして走らせる。次に、ホストＣＰＵ１−１
は、ハードディスク１−４或いはネットワークインター
フェース１−５より画像或いは圧縮データを取り出し、
順次符号化・復号装置１−３へと転送する。符号化・復
号装置１−３上の画像処理装置２−４は、先のプログラ
ムに従い送られたデータの処理を行う。そしてホストＣ
ＰＵ１−１は、画像処理装置２−４で処理されたデータ
を順次取り出し、ハードディスク１−４或いはネットワ
ークインターフェース１−５へ出力する。

【００１５】直交変換の１つであるＤＣＴ変換を用いて
圧縮処理を行う過程を、図３，図４のフローチャート及
び図５の符号データ構造図を参照して説明する。なお、
図４のフローチャートにおいて、実線の枠は汎用プロセ
ッサであるホストＣＰＵ１−１の処理を示し、破線の枠
は、画像処理プロセッサである画像処理装置２−４の処
理を示している。後述する図６のフローチャートも同様
である。尚、圧縮処理を行う際に使用する量子化テーブ
ル・ハフマンテーブルは、事前に求められている、或い
は、デフォルトのテーブルを使用すると仮定している。

【００１６】まず画像処理装置２−４は、図３に示され
るように、電源オン（Ｓ１１）でプログラムＲＯＭ２−
６から起動プログラムをロードする（Ｓ１２）。画像処
理装置２−４は起動プログラムをロードしたあと、制御
を起動プログラムに移す。画像処理装置２−４は、その
プログラムに従い符号化・復号装置１−３内を初期化し
たのち（Ｓ１３）、ホストＣＰＵ１−１から圧縮或いは
伸張処理のプログラムが送られるのを待つ（Ｓ１４）。

【００１７】一方、ホストＣＰＵ１−１は、図４に示さ
れるように、ＤＣＴ変換を用いた圧縮処理と前処理の有
無の指示と共に圧縮処理に必要なパラメータを受け取る
と、この情報を基に、図５に示される開始や終了を示す
制御コード５−１，５−３ａや、ヘッダ情報５−２，５
−３ｂを生成する（Ｓ２１）。本実施例においては、符
号データは、ヘッダ５−３ｂの後に複数の圧縮データ５
−３ｃが配列された構造となっている。たとえば、カラ
ー画像が三つの色成分に分解されている場合、１枚の画
像がそれぞれ異なる三つの色成分に対応するデータ１，
データ２、データ３の連続する三つの符号データで表さ
れる。たとえば、データ１は、特定の色空間における符
号データを示しており、特定の色空間の符号データの開
始を示すスタートデータ５−３ａ、ヘッダ５−３ｂ、特
定の色空間の符号データ本体である圧縮データ５−３ｃ
等から構成されている。ホストＣＰＵ１−１は、先のパ
ラメータ或いはヘッダ情報を基に処理に必要な画像処理
装置２−４のプログラムをハードディスク１−４に収め
られた複数のプログラムから選択し、読み出す。そし
て、符号化・復号装置１−３上の汎用メモリ２−１へと
転送する（Ｓ２２）。

【００１８】待機中であった画像処理装置２−４は、汎
用メモリ２−１へ転送されたプログラムを内部にロード
し、その圧縮用プログラムを走らせる（Ｓ２３）。

【００１９】ホストＣＰＵ１−１は、圧縮に必要な量子
化テーブル・ハフマンテーブルを符号化・復号装置１−
３の汎用メモリ２−１へ転送する（Ｓ２４）。画像処理
装置２−４はそのデータを画像処理装置２−４内部に格
納する。この時、色変換やサブサンプリング等の前処理
が必要であれば、ホストＣＰＵ１−１は画像処理装置２
−４に通知する。次に、ホストＣＰＵ１−１は、画像デ
ータの一部をハードディスク１−４或いはネットワーク
インターフェース１−５より読み出し（Ｓ２５）、汎用
メモリ２−１へ転送する（Ｓ２６）。

【００２０】画像処理装置２−４は、送られた画像デー
タに対して前処理（色変換，サブサンプリング）が必要
なら、中間データの展開にワークメモリ２−５を使って
その処理を行う（Ｓ２７〜Ｓ３０）。さらに画像処理装
置２−４は、データを８×８のブロックに画素列変換し
ながら、ブロック順にＤＣＴユニット２−３に転送を行
う（Ｓ３１）。ＤＣＴユニット２−３では、送られてき
たブロックに対しＤＣＴ変換を行う（Ｓ３２）。そして
画像処理装置２−４は、ＤＣＴユニット２−３で変換さ
れた係数データを読み出す。そして、ワークメモリ２−
５を利用してジグザグスキャンと量子化処理を行う（Ｓ
３３）。最後に、画像処理装置２−４は量子化された係
数をハフマン符号化処理を行いながら（Ｓ３４）、圧縮
データを符号メモリ２−２に書き込む（Ｓ３５）。

【００２１】ホストＣＰＵ１−１は、符号メモリ２−２
の上の圧縮データを読み出し、必要なら先に求めたヘッ
ダ情報等を図５に示すような形態で付加して、ハードデ
ィスク１−４或いはネットワークインターフェース１−
５に出力する（Ｓ３６）。

【００２２】上記、データ入力からデータ出力までの処
理を、画像データが終了するまで繰り返す（Ｓ３７）。

【００２３】以上の処理により画像データの圧縮処理を
行うことができる。

【００２４】次に、上述の処理により圧縮した画像デー
タを伸張する伸張処理について、図６のフローチャート
を参照して説明する。

【００２５】ホストＣＰＵ１−１は、ＤＣＴ変換を用い
た伸張処理と後処理の有無の指示と共に伸張処理に必要
なパラメータを受け取ると、この情報を基に、図５に示
される制御コード５−１やヘッダ情報５−２を解釈する
（Ｓ４１）。そして、この情報を基に処理に必要な画像
処理装置２−４の対応プログラムをハードディスク１−
４に収められた複数のプログラムから選択し、読み出
す。そして、符号化・復号装置１−３上の汎用メモリ２
−１へと転送する（Ｓ４２）。

【００２６】待機中であった画像処理装置２−４は、汎
用メモリ２−１へ転送されたプログラムを内部にロード
し、その伸張用プログラムを走らせる（Ｓ４３）。

【００２７】ホストＣＰＵ１−１は、伸張に必要な量子
化テーブル・ハフマンテーブルを符号化・復号装置１−
３の汎用メモリ２−１へ転送する（Ｓ４４）。画像処理
装置２−４はそのデータを画像処理装置２−４内部に格
納する。

【００２８】次に、ホストＣＰＵ１−１は、符号データ
の一部をハードディスク１−４或いはネットワークイン
ターフェース１−５より読み出してヘッダ情報等を抽出
したのち（Ｓ４５）、汎用メモリ２−１へ転送する（Ｓ
４６）。

【００２９】画像処理装置２−４は、圧縮データ５−３
ｃのハフマン復号（Ｓ４７）、逆量子化（Ｓ４８）及び
逆ＤＣＴ変換（Ｓ４９）をブロック単位で画像データに
再現し、ブロック順のデータを正規のデータ順に戻しな
がら汎用メモリ２−１に書き出す（Ｓ５０）。

【００３０】圧縮処理の際に色変換やサブサンプリング
等の前処理が行われている場合には、これに対応して補
間や色変換が行われる（Ｓ５１〜Ｓ５４）。

【００３１】ホストＣＰＵ１−１は画像データをメモリ
に転送し（Ｓ５５）、ハードディスク１−４或いはネッ
トワークインターフェース１−５に出力する（Ｓ５
６）。

【００３２】上記、データ入力からデータ出力までの処
理を、圧縮データが終了するまで繰り返す（Ｓ５７）。

【００３３】以上の処理により符号データの伸張処理を
行うことができる。

【００３４】上述の説明においては、量子化テーブル・
ハフマンテーブルは、事前に求められている、或いは、
デフォルトのテーブルを使用すると仮定してしている
が、図４で説明を行った圧縮処理フローを変形すること
で、最適なハフマンテーブルを容易に作成できる。以
下、この最適なハフマンテーブルを作成する手順につい
て図７のフローチャートを参照して説明する。

【００３５】図４に示される圧縮処理フローの量子化処
理（Ｓ３３）を行った後、ホストＣＰＵ１−１は汎用メ
モリ２−１を通して量子化データを処理画面分取り出す
（Ｓ６１）。その時、各量子化データの出現頻度をカウ
ントする（Ｓ６２）。ホストＣＰＵ１−１は、その出現
頻度を基に出現頻度が高い量子化データに短い符号が割
り当てられるようにハフマンテーブルを生成し（Ｓ６
３）、汎用メモリ２−１を通して画像処理装置２−４へ
と転送を行う（Ｓ６４）。ホストＣＰＵ１−１は、取り
出した量子化データを再び汎用メモリ２−１に転送を行
う（Ｓ６５）。そして、画像処理装置２−４は先に送ら
れたハフマンテーブルを基にハフマン符号化処理を行う
ことで、最適なハフマンテーブルを用いた圧縮処理を行
うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように、画像処理装置の制御
プログラムをハードディスク中に複数保存しておき、指
定されたアルゴリズムを実現する制御プログラム選択
し、それを画像処理装置にロードし実行させることによ
り、複数アルゴリズムでの圧縮伸張処理が可能となる。
このとき圧縮伸張処理及び前後の処理をホストＣＰＵで
はなく、画像処理専用の画像処理装置で行うため、処理
全体を高速に行うことが可能となる。

【００３７】また、処理の中間結果、たとえば、量子化
後の結果を容易にホストＣＰＵ側に取り出せるので、最
適なハフマンテーブルの作成が容易に行える為、圧縮率
の制御を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用される画像圧縮伸張装置の概略
構成を示すブロック図である。

【図２】 図１に示す画像圧縮伸張装置の符号化・復号
装置の内部構成の概略を示すブロック図である。

【図３】 画像処理手段の起動の例を示すフローチャー
トである。

【図４】 画像圧縮伸張装置を用いた時の圧縮処理を示
すフローチャートである。

【図５】 符号データ構造の例を示す説明図である。

【図６】 画像圧縮伸張装置を用いた時の伸張処理を示
すフローチャートである。

【図７】 ハフマンテーブル作成手順の例を示すフロー
チャートである。

【図８】 専用ＬＳＩを用いた従来の符号化・復号装置
の概略構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１−１ ホストＣＰＵ、１−２ メモリ、１−３ 符号
化・復号装置、１−４ハードディスク、１−５ ネット
ワークインターフェース、３−１ 符号化・復号専用Ｌ
ＳＩ、３−２，３−３ データ交換用メモリ、３−４
テーブル用メモリ、３−５ Ｉ／Ｏバスインターフェー
ス、２−１ 汎用メモリ、２−２ 符号メモリ、２−３
ＤＣＴユニット、２−４ 画像処理装置、２−５ ワ
ークメモリ、２−６ プログラムＲＯＭ、５−１，５−
３ａ 制御コード、５−２，５−３ｂ ヘッダ情報、５
−３ 圧縮データ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上澤 功 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社海老名事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像圧縮伸張装置全体の制御及びこれに
   基づく圧縮データ中の所定の位置に付加される制御情報
   の作成／解釈の処理を行う制御手段と、 前記制御手段の使用するデータを一時的に記憶する記憶
   手段と、 圧縮伸張及びその前後に必要となる画像処理を行う画像
   処理手段と、 処理データや前記画像処理手段の制御プログラムを保管
   する補助記憶手段と、 前記制御手段と前記画像処理手段でデータ交換を行うた
   めの第１のデータ交換手段と第２のデータ交換手段を備
   え、 前記補助記憶手段から前記制御プログラムを読み出し、
   前記第１のデータ交換手段を通して前記画像処理手段に
   ダウンロードを行った後、前記画像処理手段の要求に応
   じて第１のデータ交換手段で画像データを第２のデータ
   交換手段で圧縮データを非同期に交換しながら、前記画
   像処理手段において圧縮伸張処理及びその前後処理を行
   うことを特徴とする画像圧縮伸張装置。
2. 【請求項２】 前記制御情報の作成／解釈の処理を前記
   制御手段で行い、色変換処理，間引き処理，圧縮処理或
   いは伸張処理，補間処理，色変換処理を前記画像処理手
   段に行わせることを特徴とする請求項１に記載の画像圧
   縮伸張装置。
3. 【請求項３】 前記制御情報の作成／解釈の処理を行っ
   た後、前記補助記憶手段に収められた複数の前記制御プ
   ログラムから前記制御情報を基に適切な制御プログラム
   を選択し前記画像処理手段にダウンロードし、圧縮伸張
   処理及びその前後処理行わせることを特徴とする請求項
   １に記載の画像圧縮伸張装置。
4. 【請求項４】 前記第１のデータ交換手段に容量の大き
   な記憶手段を持ち、さらに前記第２のデータ交換手段に
   は前記第１のデータ交換手段よりも小さな記憶手段を持
   つをことを特徴とする請求項１に記載の画像圧縮伸張装
   置。