JPH05316493A - 画像データ圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 画像圧縮処理によって発生する画像の特に重
要なエリアの画質の劣化を防ぐこと。 【構成】 画像圧縮処理時において、まず、ブロック分
割器１によって原画像を複数の小さな単位のブロックに
分割する。次に、前記ブロック内の画像データに対しＤ
ＣＴ変換器２によってＤＣＴ変換を施し、ＤＣＴデータ
を生成する。そして、量子化の際には、前記ＤＣＴ変換
によって生成されたＤＣＴデータ量を係数カウント器６
によって計算し、その出力に対応した量子化方法を逐次
選択する。具体的には、前記出力が大きいほど生成され
るデータのビット数が大きな量子化方法を選択する。量
子化器３はその選択された量子化方法によって、前記Ｄ
ＣＴデータを量子化する。そして、その生成された量子
化データを符号化することで圧縮データを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静止画や動画などの画像
データを変換符号化する方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル化された画像データは一般にデ
ータ量が膨大であり、そのデータ量を抑えるため様々な
データの圧縮手法が提案されている。例えば静止画像を
対象としたＩＳＯ、ＣＣＩＴＴとの合同規格であるＪＰ
ＥＧ（Joint Photographic Experts Group）では、画
像データの圧縮の基本方式として、原画像に対してブロ
ック分割、離散コサイン変換（以下ＤＣＴ変換と略
す）、スカラー量子化、そして符号化方法としてハフマ
ン符号化を次々に施すことにより、原画像の画像データ
量の圧縮を図っている。

【０００３】特開平２−７３７９３公報で提案されてい
る画像圧縮方法では、量子化の際に画面を中央と周辺部
で２〜３の領域にわけ、中央領域に含まれるブロックに
は周辺領域のブロックよりも大きな量子化ビット数を割
り当てる方法が取られている。この方法によると、画像
の復元時において画像の劣化があってもさほど目立たな
い画面周辺の量子化ビット数を押さえることができるの
で、圧縮後のデータ量を減少させることができる。な
お、量子化ビット数とはデータを量子化後に生成された
量子化データのビット数のことである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報の符号化の際
に画面を中央部と周辺部とに分け、中央部に大きな量子
化ビットを割り当てる方法は、画面の中央部に画像が集
中しているときには有効であるが、画面の中央部よりも
周辺部に重要な情報が存在しているときには、重要でな
い中央部のデータが多く、逆に重要な周辺部の情報のデ
ータは少ないといった問題が生じる。例えば、写真の被
写体が中央部にはない場合、字幕付きの映画等がこの場
合にあたる。

【０００５】この発明はこのような問題に鑑みて為され
たものであり、画面を複数のエリアに分割して、そのエ
リアの画像データ量を求め、その画像データ量に対応し
た量子化処理を行う画像圧縮方法を提案するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】画像を複数の小さな単位
のブロックに分割し、前記ブロック内の画像データに対
し特定の周波数変換を施すことで周波数データを生成
し、量子化処理に際し特定の量子化方法を逐次選択し、
その選択された量子化方法によって前記周波数データに
対し量子化処理を行い量子化データを生成し、該量子化
データを符号化することで圧縮データを生成する画像デ
ータ圧縮方法において、前記画面を前記ブロックよりも
大きな複数のエリアに分割し、各エリア毎に異なった量
子化処理を行うことを特徴とする。

【０００７】

【作用】データ量が多いエリアにおいては、生成される
量子化データの量子化ビット数が多い量子化方法で、デ
ータ量が少ない領域においては、生成される量子化デー
タの量子化ビット数が少ない量子化方法で量子化され
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。まず、
通常の画像データ圧縮方式（前述のＪＰＥＧ方式）を図
１を基にして説明する。例えば、図９のような３２０×
２４０画素の画像を圧縮する場合、まず、その画像をブ
ロック分割器１によって８×８画素のブロックに分割す
る。このブロックは、以下行われる画像データの圧縮処
理の処理単位となる。図９の画像をブロックに分割した
後、各ブロックのブロックデータを図示しないスキャナ
によって取得し、その取得したブロックデータに対しＤ
ＣＴ器２はＤＣＴ変換を施し周波数成分に分解する。図
１０にはこのように取得した前記ブロックの画像データ
の例を示す。図１０．１は前記スキャナによって取得さ
れた前記８×８画素で構成されるブロックの画像データ
で、前述のＤＣＴ変換が施されると図１０．２のように
変換される。なお、生成された図１０．２のデータを以
下ＤＣＴデータ（前述には周波数データと表現した）と
呼ぶ。なお、そのブロックが色の変化、輝度が高い画像
であればＤＣＴデータには高周波成分が多く含まれる
が、全体に変化が小さい平滑な画像であれば高周波成分
はほとんど存在しない。

【０００９】ＤＣＴ変換器２によって生成されたＤＣＴ
データをそのまま符号化することは可能であるが、それ
では高い符号化効率は望むことはできない。従って、量
子化器３により予め決められた量子化方法によって前記
ＤＣＴデータを量子化し、より高効率な符号化を行うこ
とができるデータへと変換する。このように生成された
量子化データを図１０．３に示す。ここで説明している
のは通常の画像圧縮方法であるので、前記量子化器３は
全ブロックに対して同様の量子化処理を繰り返す。こう
して生成された量子化データをハフマン符号化器４によ
り符号化することによって、高効率な圧縮データを得る
ことができる。通常はこのような処理を全てのブロック
に繰り返すことによって、所定の画像から圧縮データが
生成される。

【００１０】以上説明したのは通常の画像圧縮方法であ
り、本発明の特徴とすることは以下説明することにあ
る。本実施例では予め図３．１に示すように画像を５つ
のエリアに分割し、その５つのエリアの画像データ量を
それぞれ求め、そのデータ量が多いエリアに対しては生
成されるデータの量子化ビット数が多い量子化処理を、
少ないエリアに対しては生成されるデータの量子化ビッ
ト数が少ない量子化処理を行うものである。量子化方法
を選択する方法としては、予め対象とする画像の各エ
リアのデータ量を調べ、その結果からエリアに対する量
子化方法を予め設定する方法、各エリアのＤＣＴ変換
後のデータのうち、ある周波数よりも高周波な成分の量
を逐次計算し、その結果から量子化方法を選択する方法
がある。例えば、表示する画像情報が予め画面のどの位
置に多いかが分かっている場合などはの方法を、動画
などの対象物の位置が固定でない場合にはの方法を用
い、その場合に応じた適切な圧縮方法を採用するとよ
い。

【００１１】まず、前述したの方法について図１を基
にして説明する。図１は予め対象とする画像の各エリア
のデータ量の見当がついており、それに従いエリア毎の
量子化ビット数を設定しておいた例である。図３．１の
ように分割されたエリア内に含まれるブロックに対し、
量子化器３は予め決められた量子化ビット数のデータが
生成されるような量子化処理を行う。まず、ブロック分
割器１から出力されるエリア情報からセレクタ５は、そ
のブロックが含まれるエリアを特定する。エリア情報と
は、そのブロックが図３．１のように分割されたどのエ
リアに存在するかを示す情報である。セレクタ５には図
示の通り、Ｑ中＝８ビット、Ｑ上＝３ビット、Ｑ下＝６
ビット、Ｑ右＝８ビット、Ｑ左＝４ビットと各エリアに
対応したビット数が設定されており、セレクタ５は前記
エリア情報に該当する量子化ビット数情報を選択し、量
子化器３に対し出力する。

【００１２】すると、上述で説明したＤＣＴ変換器２に
よって生成されたＤＣＴデータ（図１０．３を例とす
る）に対し、セレクタ５によって選択された量子化処理
を行う。その結果生成された量子化データは、例えば選
択されたビット数がＱ中＝８ビットのように長いビット
数であれば、図１０．３の各データは全体的に大きい値
となる。逆に、Ｑ＝３ビットのように小さいものであれ
ば、全体的に小さな値となる。このように生成された量
子化データは前述の通り、ハフマン符号化器４によって
符号化され、圧縮データが生成される。このようなこと
によって、画像データが多いエリアが予め分かっている
場合には、生成されるデータの量子化ビット数が多い量
子化処理を行い、そのエリアの復元時における画質の劣
化を防止することができる。

【００１３】次に、前述のの場合について説明する。
この例においては上述のＱ中、Ｑ上、Ｑ下、Ｑ右、Ｑ左
の各量子化ビット数は決められておらず、まず以下図２
の基にして説明する処理によって決定しなければならな
い。それを主に図２を基にして説明する。各ブロックの
画像データに対し、ＤＣＴ変換器２によってＤＣＴ変換
し、その結果生成されたＤＣＴデータの高周波成分のみ
を係数カウンタ器６へ入力する。係数カウント器６はそ
の高周波成分の量を積算する。このような処理をそのエ
リアに存在するブロック全てに繰り返し行い、係数カウ
ンタ器６によってその積算値を計算する。この高周波成
分について具体的に説明すると、ＤＣＴ変換によって生
成された図１０．３の８×８のデータは図の矢印の左か
ら右方向ほど高周波の水平周波成分が、上から下方向ほ
ど高周波の垂直周波成分が含まれている。従って、その
高周波成分のうち例えば図の斜線部の値を本実施例では
積算するものとするこのような処理をエリア内の全ての
ブロックに対して繰り返し、そのエリア内の高周波成分
の積算値を求め、図２に記すカウント値Ｎとして比較器
７へ出力する。比較器７では、入力されたカウント値Ｎ
の値と予め決められた閾値ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとを比較
する。この閾値の大きさはａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅの関係が
あるとする。例えばそのカウント値ＮがＮ＞ａのときＱ
＝８ビット、ａ＞Ｎ＞ｂのときＱ＝７ビット、ｂ＞Ｎ＞
ｃのときＱ＝５ビット、ｃ＞Ｎ＞ｄのときＱ＝４ビッ
ト、ｄ＞Ｎ＞ｅのときＱ＝３ビットの量子化ビット数に
対応する出力を比較器７は行うものである。ここで、カ
ウント値ＮがＮ＞ａの関係があるものとすると、比較器
７の出力は前述の通りＱ＝８ビットに対応した出力を行
う。すると、エリア別量子化ビット設定器８はそのよう
な入力があると共に、ブロック分割器１から現在処理を
行っているエリア情報が入力されておりこの場合は処理
を行っているのが図３．１の中央エリアであるとする
と、その２つの情報から中央エリアの量子化処理から生
成されるデータの量子化ビット数をＱ中＝８ビットと規
定し、量子化器３はＤＣＴデータに対し前述のような量
子化処理を行う。

【００１４】以上説明した量子化ビット数を規定する処
理は図３．１に示す５つのエリア全てに対して行われ、
各エリアの量子化ビット数が決定される。量子化ビット
数が決定された後は、上述の図１を基にして行った説明
と同じ処理が為されるので省略する。なお、上述の処理
で係数カウント器６によってどの高周波成分から積算す
るかの閾値と、前記閾値ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅとをどのよ
うに決めるかであるが、この両者には相関関係があり、
まず、どの高周波成分から積算するかの閾値の決定方法
を以下に説明する。どの高周波成分から積算するかの閾
値は、各種の画像に対しＤＣＴ変換によって生成された
図１０．２に示すＤＣＴデータの分布を調べることから
決定する。具体的に説明すると、高周波成分を多く含む
画像には多く含まれるが、高周波成分が少ない画像には
ほとんど含まれていない高周波成分を前記閾値とすれば
良い。そして、それを決定した後、各種の画像に対して
前述の高周波成分の積算処理を行い、その結果最大の積
算値と最小の積算値とを５等分するようにして、前記閾
値ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを決定すれば良い。この説明では
このような実験的な手法で求めるものとしたが、この決
定方法は種々考えられるのでその場合に応じた方法を考
案すれば良い。

【００１５】図３．２と図３．３にはこのような処理か
ら算出された各エリアの量子化ビット数の例を示す。図
３．１は画面右側に文字データがある場合で、中央エリ
アと共に、右エリアにおける量子化ビット数が多くなっ
ている。図３．２は図のように中央エリアと下エリアに
データが多く含まれているため、中央エリア及び下エリ
アの量子化ビット数が多くなっている。

【００１６】図４は本発明の別の例を示している。この
例では、画面を５つのエリア分割し、それぞれのエリア
における量子化ビット数の可変範囲を規定している。こ
れは、画面の中央エリアは最も目立ち易いエリアである
ので、復元時の画質劣化を防ぐため、このエリアは画像
データが少なくても量子化ビットは比較的多くするよう
に配慮したものである。

【００１７】図５は各エリアの量子化ビット数は可変範
囲が独立ではなく、一定の相関を持っている例である。
図５はｘの値が２のときは中央エリアの割り当てビット
数は８ビット、右エリアは６ビット、左エリアは６ビッ
ト、上エリアは４ビット、下エリアは６ビットというよ
うになる。この方法はｘの値のみで各量子化ビット数を
コントロールできるため、画面全体でのデータ量を調整
したいとき、圧縮率を一定に保ちたいときに有効とな
る。

【００１８】図６、図７、図８にはエリア分割の例であ
る。このエリアの分割方法も対象となる画像によって適
当に決めることができる。例えば、映画などで画面の右
側に字幕が挿入される場合には図４が、画面下側のテロ
ップが流れる場合には図５などの形にエリア分割すれば
良い。また、このエリア分割のパターンを複数種類登録
しておき、画面構成によって逐次選択可能とすることが
できる。以上説明した画面分割方法は５つの領域に分割
したが、分割する領域数はこの限りではなく種々考えら
れる。しかし、上記の図にも示したように画面の分割は
中央エリアに関しては分割しないようにしている。これ
は、中央エリアは目視した場合に最も目に付きやすいエ
リアであるので、このエリアは分割せず、かつ前記ＤＣ
Ｔデータ量が少ない場合でも多くの量子化ビット数が割
り当てられるように考慮している。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると画
面のデータ量に対応した量子化処理を行うことができる
ため、画面のデータ量の多いエリア、つまり画面におい
て重要なエリアの画質の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の機能ブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の機能ブロック図である。

【図３】本発明の一実施例の分割したエリアとそのエリ
アに割り付けた量子化ビット数を説明した例である。

【図４】本発明の一実施例の量子化ビット数の可変範囲
の例を示したものである。

【図５】本発明の一実施例の量子化ビット数の可変範囲
の例を示したものである。

【図６】本発明の一実施例のエリアの分割方法の例を説
明したものである。

【図７】本発明の一実施例のエリアの分割方法の例を説
明したものである。

【図８】本発明の一実施例のエリアの分割方法の例を説
明したものである。

【図９】本発明の一実施例の画像をブロック分割する例
である。

【図１０】本発明の一実施例の各処理によって生成され
たデータの例をしえむしたものである。

【符号の説明】

１ ブロック分割器 ２ ＤＣＴ変換器 ３ 量子化器 ４ ハフマン符号化器 ５ セレクタ ６ 係数カウント器 ７ 比較器 ８ エリア別量子化ビット設定器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を複数の小さな単位のブロックに分
   割し、前記ブロック内の画像データに対し所定の周波数
   変換を施すことで周波数データを生成し、量子化処理に
   際し特定の量子化方法を逐次選択し、その選択された量
   子化方法によって前記周波数データに対し量子化処理を
   行い量子化データを生成し、該量子化データを符号化す
   ることで圧縮データを生成する画像データ圧縮方法にお
   いて、 前記画面を前記ブロックよりも大きな複数のエリアに分
   割し、各エリア毎に異なった量子化処理を行うことを特
   徴とする画像データ圧縮方法。
2. 【請求項２】 前記エリアにおける周波数データ量を計
   算し、前記エリアに含まれる前記ブロックに対し、算出
   した前記周波数データ量に対応した量子化処理を行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像データ圧縮方法。