JPH06181441A - 画像処理方法および装置 - Google Patents

画像処理方法および装置

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JPH06181441A
JPH06181441A JP29807392A JP29807392A JPH06181441A JP H06181441 A JPH06181441 A JP H06181441A JP 29807392 A JP29807392 A JP 29807392A JP 29807392 A JP29807392 A JP 29807392A JP H06181441 A JPH06181441 A JP H06181441A
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JP
Japan
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image
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null
image data
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Application number
JP29807392A
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English (en)
Inventor
Seiji Tateyama
聖司 舘山
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Seiko Epson Corp
Hudson Soft Co Ltd
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Hudson Soft Co Ltd
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Publication date
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  • Image Processing (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同一色の矩形ブロックを含む画像に対して、
圧縮率の向上を図る方法および装置を得る。 【構成】 画像の圧縮対象ブロックが同一色で表現でき
るものに対してはヌルブロックコードとヌルブロック長
で表現して符号化する。また、再現する装置は、ヌルブ
ロックコードとヌルブロック長で表現して符号化された
データにたいして対応する伸長手段に切り換える手段を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自然画像を取り込んで処
理する画像処理方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自然界の色はアナログである。これをビ
デオカメラやイメージスキャナで取り込んでコンピュー
タで処理するにはデジタル化しなければならない。この
処理を量子化という。また、時間方向にある時間幅をも
って抽出することをサンプリングという。デジタル信号
を再び元のアナログ信号に戻すことを逆量子化という。
【0003】自然画像を取り込むにはYCrCb方式、
RGB方式などがあるが、ここではYCrCb方式につ
いて説明する。YCrCb方式では、色データは輝度Y
と2つの色差U、Vとによって表す。それぞれは独立し
て扱うことができる。
【0004】いまYについて、図1のようなアナログ信
号(波形)を取り込んだとする。これを時間幅dtでサ
ンプリング(標本化)すると、図のような点がサンプル
として得られる。一方、振幅の縦方向(幅)が輝度を表
すわけであるが、これを何等分化して数値化するのが量
子化である。図では、点の横の数値が量子化して得られ
た輝度Yである。
【0005】実際にデータ転送をする場合には、大量デ
ータをそのまま転送回路に送り込むと転送効率が悪いた
めに、ある一定の範囲に集中させる必要がある。それを
データを圧縮という。この圧縮を行うための係数がQテ
ーブル、元に戻す係数が逆Qテーブルである。入力装置
で取り込まれた画像データにQテーブルで圧縮する操作
を符号化といい、その逆処理を復号化という。
【0006】画像データ表示するビデオ画面としては図
2に示すような、横256×縦240ドットの解像度の
ものを使う。縦方向には走査線単位で表した場合は、ド
ット(画素)の代わりにラスタまたはラインという表現
を使う。
【0007】画像を転送する際に、この画面をいくつか
の矩形のブロックに分け、離散コサイン変換変換と量子
化と符号化を組み合わせたような適当な圧縮処理を施し
て画像データを圧縮する。これを元の状態に戻すには、
復号化、逆量子化、逆離散コサイン変換をデータを圧縮
したときとは逆の処理を行う。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のような方法で画
像データの圧縮を行う場合、ブロックが同一色のときは
単一の画像データであるために符号化、復号化の処理は
本来必要としない。なぜなら、符号化、復号化の処理は
ばらつきのあるデータをある範囲内にデータを詰めるこ
とであるから、1色ではその必要性がないからである。
【0009】しかし従来は、動画においてはフレーム間
で同一の情報を保存するための目的でその領域のデータ
を1つの符号にする処理はあったが、同一画面内につい
ての領域を符号化する処理はなされていなかった。この
ため、その領域の大きさ分のデータを持つ必要があり、
静止画には不向きであった。本発明は同一色の矩形ブロ
ックを含む画像に対して、圧縮率の向上を図る方法およ
び装置を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は直交変換、量子
化および符号化により画像データを圧縮する方法におい
て、圧縮対象ブロックが同一色で表現できるものに対し
てはヌルブロック符号化するものである。また、このよ
うにして作成された画像データを、圧縮データの種類に
応じて適当な伸長手段を選択する手段を備えた装置とす
るものである。本発明の方法および装置について以下に
説明する。
【0011】YCrCb方式では、画素を輝度Yと色差
U、Vで表す。約1670万色で自然画像を再現するに
は、それぞれの成分として8ビットの長さが必要とな
る。256×240ドットの画素全体では、この色デー
タの総計は180Kバイト(=256×240×3)の
データ量となるため、なるべくデータ量を減らす努力を
しなければならない。
【0012】そこで、自然画像では隣合う画素の色はさ
ほど違わないという経験的事実から、隣合うドットでは
色差UとVを共通とし、輝度Yだけをかえて表現する。
すなわち、図3のようにサンプリングする。Y信号は輝
度、C信号は色差U、Vであり、Y信号、C信号の
「○」はサブサンプル画素、「×」は無効画素である。
【0013】各要素をYij、Cij(Uij、Vij)で表す
と、画素Gijは Gij=Yij+Uij+Vij (ここで+は合成を表し、算術和ではない) となる。
【0014】mまたはnが奇数のCmn成分はサンプリン
グされないから、復号時にはこの成分は1つ前の画素を
利用することになる。すなわち、Cmnは復号の際は
【0015】Cmn=Cmn-1 (mが0または偶数、
nが奇数時) =Cm-1n (mが奇数、nが0または偶数時) =Cm-1n-1 (m、nがともに奇数時) として設定する。たとえばm、nが0に対しては、C1
0、C01、C11はともにC00と等しい。
【0016】図4に示すように、2k×2lドットの矩
形領域をブロック化する場合、Yは2k×2lドット分
の画像データが必要であるが、U、Vはk×lドット構
成ですむ。
【0017】自然画像は色が豊富であるために、良好な
再現をさせるには16M色(約1670万色)もの色数
が必要となるが、また同時に、自然画像は同じ色の連な
りも少なくない。図5のような晴れた日の雪原の画像を
例にとって説明する。この場合、空は青一色といって
も、地平線に近づくに従って白味がかかってくる。した
がって、画像に写したときには青と淡青色で表せる。一
方、雪原は白い雪で覆われている。このような画像は、
同一色のブロックがいくつも続く。
【0018】このようなブロックをヌルブロックとよ
び、転送データを <ヌルブロックコード>+<ヌルブロック長> (ここで+はデータの並びを意味するもので、算術和で
はない) のように表す。ここでヌルブロック長は、同じ内容のブ
ロックの数を表す。ヌルブロック長はランレングスとも
いう。
【0019】このように設定したブロックに対しては、
量子化、逆量子化によるQテーブルを使った演算を行わ
ずに、単純な操作で元の符号化前のブロックに復号でき
る。なぜなら、1色で埋められたブロックであるからで
ある。
【0020】これによって復元されるドット数は、 ドット数=(ブロック内のドット数)×(ヌルブロック
数) =2k×2l×(ヌルブロック数) 個である。
【0021】
【実施例】本発明の一実施例の画像情報処理装置につい
て説明する。図6にブロック図を示す。CDーROM等
のゲームソフト記録媒体、32ビットCPU、画像・音
声データ転送制御と各装置のインターフェースを主とす
るコントロールユニット、画像データ伸張変換ユニッ
ト、画像データ出力ユニット、音声データ出力ユニッ
ト、ビデオエンコーダユニット、VDPユニットなどで
構成されている。各ユニット専用にK−RAM、M−R
AM、R−RAM、V−RAMといったメモリを保有し
ている。
【0022】CPUはメモリサポートを通じて直接DR
AMを制御できるメモリ制御機能と、I/Oポートを通
じて様々な周辺機器と通信できるI/O制御機能を持っ
ている。また、タイマとパラレル入出力ポートと割り込
み制御機構も備えている。
【0023】CPUがVRAMに書き込んだ表示データ
はVDPユニットが読みだし、データをビデオエンコー
ダユニットへ送ることで画面に表示される。VDPユニ
ットには、従来通りの8×8ブロックの外部ブロックシ
ーケンシャル形式のバックグラウンドとスプライトの組
合せによる画面が最大2面得られる。
【0024】コントローラユニットのブロック図を図7
に示す。コントローラユニットはSCSIコントローラ
を内蔵し、CD−ROMなどの外部記憶装置からSCS
Iインターフェースを介して画像や音声などのデータを
取り込む。取り込まれたデータはいったんK−RAMに
バッファリングされる。コントローラユニットにはDR
AMコントローラが内蔵され、この働きによりK−RA
Mに蓄えられたデータは決められたタイミングで読み出
される。
【0025】自然画バックグラウンド画像データは、コ
ントローラユニット内で1ドットデータ単位でプライオ
リティ判定を行ってビデオエンコーダユニットに送り出
す。
【0026】データ圧縮された動画像(フルカラー、パ
レット)データは画像データ伸長ユニットに送る。図8
に画像データ伸長ユニットのブロック図を示す。画像デ
ータ伸長ユニットはデータの伸長を行った後ビデオエン
コーダユニットに送る。画像データ伸張ユニットでは、
自然画動画向けのDCT返変換およびハフマン符号化方
式圧縮データ、アニメーション動画向けのランレングス
符号化方式圧縮データを取り扱うことが出来る。逆DC
T変換手段、逆量子化手段、ハフマン符号化復号手段、
ランレングス符号化復号手段を備えている。
【0027】ビデオエンコーダユニットではVDPユニ
ット、コントローラユニット、画像データ伸長ユニット
から送られてきたVDP画像、自然画バックグラウンド
画像、動画像(フルカラー、パレット)データの重ね合
わせ処理、カラーパレット再生、特殊効果処理、および
D/A変換などの処理を施して出力し、さらに外部回路
によって、最終的にYCrCb信号にエンコードされた
画像信号が出力される。
【0028】CD−ROMなどから読み込まれたADP
CM音声データは、画像データと同様にKRAMでバッ
ファリングされた後に、コントローラユニットにより音
声データ出力ユニットへ送られ、再生される。
【0029】この実施例の装置では、図9に示すよう
に、Yは16×16ドットでサンプリングされるが、
U、Vは8×8ドットでサンプリングされている。ま
た、1ブロックを16×16で定義し、画像データの転
送は16ラスタ単位で行っている。本発明の装置は動画
(アニメ)と自然画像が扱、1画面を16ラスタ単位で
区切り、各ラスタごとに色モードを変えて表示すること
ができる。画像の転送単位は16ラスタ単位に行える。
【0030】この実施例では、符号化した圧縮データを
転送するときの形式を図10のように設定する。図中、
Aは画像データの種類を表す。AがF3H、F2H、F
1H、F0Hはパレット付き画像データの場合で、アニ
メ画像などに利用する(xxHは16進数のxx)。B
は圧縮データ領域のデータ長上位バイト、Cは下位バイ
トを表し、Dは圧縮データを2バイトバウンダリにする
ためのデータ領域を表す。
【0031】IDCTは自然画像を転送する場合で、A
にFFHかF8Hを設定する。IDCT逆量子化テーブ
ルデータあるいはIDCT逆量子化データ付き画像圧縮
データを転送するときは、AにFFHを設定する。また
単にIDCT用圧縮画像データのみを転送するときは、
AにF8Hを設定する。
【0032】図5の絵のような場合、青一色のブロック
が16個、16ラスタ内に含まれる場合はヌルブロック
処理ができる。すなわち、1ヌルブロックコードに対し
てヌルブロック長(ヌルブロックランレングス)は16
である
【0033】ここで図11に示すように、ヌルブロック
コードを7ビット、ヌルブロック長を12ビットとする
と、圧縮されたヌルブロックのデータは17ビットであ
る。したがって、圧縮画像データフォーマットのAをF
8Hとし、圧縮データ領域に <ヌルブロックコード>+<16> を設定し、データ転送することができる。
【0034】これに対して、従来通りの方法でデータ転
送するとなると、図12に示すように、各ドット(画
素)の色データを送る必要があるから、各ドットに対し
て <Y1>+<Y2>+<Y3>+<Y4>+<U1>+
<V1> を設定する必要がある。なお図中、EOBはエンドオブ
ブロックマークで、ブロックの区切りを表す。
【0035】図11と図12のデータ長はそれぞれ19
ビット、1184ビットである。したがって、ヌルブロ
ック処理を施すによって、約1/62に圧縮できたこと
になる。
【0036】
【発明の効果】本発明の処理によりデータ圧縮率が向上
し、これにより、データの転送効率が向上する効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】量子化とサンプリング(標本化)の説明図であ
る。
【図2】ビデオ画面構成の説明図である。
【図3】Y、C信号のサンプリングと画素の説明図であ
る。
【図4】ブロックとY、U、V成分の説明図である。
【図5】同一色のブロックが連なる画像の例である。
【図6】本発明の実施例の装置のブロック図である。
【図7】本発明の実施例の装置のコントローラユニット
のブロック図である。
【図8】本発明の実施例の装置の画像データ伸長ユニッ
トのブロック図である。
【図9】16×16ドット構成で1ブロックを定義した
例を示す図である。
【図10】圧縮画像データフォーマットの説明図であ
る。
【図11】本発明のヌルブロックを使用するデータ圧縮
の説明図である。
【図12】従来のデータ形式の説明図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年11月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】画像を転送する際に、この画面をいくつか
の矩形のブロックに分け、離散コサイン変換と量子化と
符号化を組み合わせたような適当な圧縮処理を施して画
像データを圧縮する。これを元の状態に戻すには、復号
化、逆量子化、逆離散コサイン変換をデータを圧縮した
ときとは逆の処理を行う。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】データ圧縮された動画像(フルカラー、パ
レット)データは画像データ伸長ユニットに送る。図8
に画像データ伸長ユニットのブロック図を示す。画像デ
ータ伸長ユニットはデータの伸長を行った後ビデオエン
コーダユニットに送る。画像データ伸張ユニットでは、
自然画動画向けのDCT変換およびハフマン符号化方式
圧縮データ、アニメーション動画向けのランレングス符
号化方式圧縮データを取り扱うことが出来る。逆DCT
変換手段、逆量子化手段、ハフマン符号化復号手段、ラ
ンレングス符号化復号手段を備えている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0033
【補正方法】変更
【補正内容】
【0033】ここで図11に示すように、ヌルブロック
コードを7ビット、ヌルブロック長を12ビットとする
と、圧縮されたヌルブロックのデータは19ビットであ
る。したがって、圧縮画像データフォーマットのAをF
8Hとし、圧縮データ領域に <ヌルブロックコード>+<16> を設定し、データ転送することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直交変換、量子化および符号化により画
    像データを圧縮する方法において、圧縮対象ブロックが
    同一色で表現できるものに対してはヌルブロックコード
    とヌルブロック長で表現して符号化することを特徴とす
    る画像処理方法。
  2. 【請求項2】 ヌルブロックコードとヌルブロック長で
    表現して符号化されたデータを含む圧縮画像データを伸
    長再現する画像処理装置において、前記ヌルブロックコ
    ードとヌルブロック長で表現して符号化されたデータに
    たいして対応する伸長手段に切り換える手段を備えた画
    像処理装置。
JP29807392A 1992-10-09 1992-10-09 画像処理方法および装置 Pending JPH06181441A (ja)

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JP29807392A JPH06181441A (ja) 1992-10-09 1992-10-09 画像処理方法および装置
EP19930306987 EP0593159A3 (en) 1992-10-09 1993-09-03 Image processing apparatus.
CA 2105840 CA2105840A1 (en) 1992-10-09 1993-09-09 Image processing apparatus

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JP29807392A JPH06181441A (ja) 1992-10-09 1992-10-09 画像処理方法および装置

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