JPH06189140A - 画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、常に安定した圧縮率を達成
し、零ランレングス専用のハフマンコードテーブルを不
要とし、ハフマンコードテーブルを有効係数と無効係数
とで共有することにより回路規模を縮小できる画像圧縮
装置を提供すること。 【構成】本発明の画像圧縮装置は、画像情報を入力する
ための入力処理回路２と、画像情報を所定サイズの複数
ブロックに分割するブロック化回路と、各ブロックにつ
いて周波数変換処理および量子化処理を順次実行して得
られる各シンボルを一次元に配列して出力する手段と、
各シンボルを零を示す無効係数と零以外の有効係数とに
振分け有効係数を所定のコードテーブルに照会してコー
ドを割り当てるハフマン符号化回路８と、無効係数の連
続数をカウントしこの連続数に上記コードテーブル一部
の同一ビット長コードのいずれかを割り当てる零ランレ
ングスハフマン符号化回路１０と、各符号化回路出力を
一次元配列する手段とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報を複数のブロ
ックに分割し、各ブロック毎に離散的コサイン変換を行
って周波数データに変換し各周波数データを量子化し、
その後ハフマンコードを割り付けることにより圧縮する
画像圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像情報を高能率で圧縮する技術の一つ
に、ＤＣＴ（離散的コサイン変換）を基本とする圧縮方
式がある。

【０００３】このＤＣＴ方式は、量子化を含むため、圧
縮データから原画像を完全に復元できない非可逆方式で
あるが、高圧縮率を達成できるため画像情報、特にデー
タ量の膨大な医用画像の転送や格納には有効であり、国
際的な標準的手法の主流を占める傾向にある。

【０００４】このＤＣＴ方式を基本とする圧縮方式と
は、まず入力画像（原画像）をｎ×ｎ画素のブロックサ
イズで複数のブロックに分割し、各ブロックを２次元Ｄ
ＣＴ変換して、一ブロック当たりｎ×ｎ個のＤＣＴ係数
に変換する。

【０００５】このＤＣＴ係数は、量子化テーブルを用い
て係数位置毎に異なるステップサイズで量子化され、各
量子化データをジグザクスキャンによって一次元に並び
直される。

【０００６】そして、ＤＣＴ係数が零（無効係数）と零
以外（有効係数）とに振り分けられ、各別に符号化され
る。すなわち、有効係数は、ハフマンコードテーブルに
照会され、各係数の一般的な生起頻度に基づいて予め対
応された可変長符号（ハフマンコード）、すなわち生起
頻度の高いものにビット長の短いハフマンコードが割り
当てられ、出現頻度の低いものにはビット長の長いコー
ドが割り当てられるようになっている。

【０００７】一方、無効係数は、零ランレングス符号化
方式で符号化される。つまり、まず、零の連続個数（以
下「零ランレングス」という）がカウントされる。そし
て、この零ランレングスは、零ランレングス専用に作成
された零ランレングス用ハフマンコードテーブルに照会
され、各零ランレングスの一般的な生起頻度に基づいて
予め対応されたハフマンコード、すなわち生起頻度の高
いものにビット長の短いハフマンコードが割り当てら
れ、出現頻度の低いものにはビット長の長いコードが割
り当てられる。しかし、この圧縮方式には次のような問
題がある。

【０００８】第１に、各零ランレングスの生起頻度は、
閾値、ブロックサイズ、量子化のステップサイズそして
入力画像の性質によって種々変化するので、すべての入
力画像に適当に対応し高圧縮率を達成できるようなハフ
マンコードテーブルを作成することは困難であり、その
ため必ずしも零ランレングス符号化による圧縮効果が良
好に現れるとは限らない。

【０００９】すなわち、現入力画像の生起頻度の高い零
ランレングスが、一般的な生起頻度では低いものである
場合、ビット長の長いハフマンコードを割り当てられた
り、また現入力画像の生起頻度の低い零ランレングス
が、一般的な生起頻度では高いものである場合、ビット
長の短いハフマンコードを割り当てられてしまうことが
あるためである。

【００１０】第２に、有効係数用のハフマン符号テーブ
ルと零ランレングス用のハフマンコードテーブルとを共
通にすると、割り当てビット長が長くなることがあるの
で、零ランレングスに専用のハフマンコードテーブルを
有効係数用のハフマンコードテーブルと別に持つ必要が
あり、回路規模が拡大してしまう。

【００１１】第３に、高圧縮率のために例えばブロック
サイズを大きくすると、それに応じて零ランレングスの
最大長も大きくなって取扱うべきハフマンコードの種類
が増加し、これに応じてハフマンコードの平均ビット長
が長くなって、結果的に圧縮率が低下することがある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に対処すべくなされたもので、その目的の第１は、常
に安定した圧縮率を達成することであり、第２は零ラン
レングスに有効係数用のハフマンコードテーブルの一部
のハフマンコードを用いることにより零ランレングス専
用のハフマンコードテーブルを不要とすることであり、
第３はハフマンコードテーブルを有効係数と無効係数と
で共有することにより回路規模を縮小できる画像圧縮装
置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像情報を入
力するための入力手段と、上記画像情報を所定サイズの
複数のブロックに分割する手段と、上記各ブロックにつ
いて周波数変換処理および量子化処理を順次実行して得
られる各シンボルを一次元に配列して出力する手段と、

【００１４】上記シンボルを零を示す無効係数と零以外
の有効係数とに振分け、上記有効係数を所定のコードテ
ーブルに照会してコードを割り得てる第１の符号化手段
と、上記無効係数の連続個数をカウントし、この連続個
数に、上記コードテーブルの一部の同一ビット長コード
のいずれかを割り当てる第２の符号化手段と、上記第１
の符号化手段と上記第２の符号化手段の出力を元の通り
一次元に配列して出力する手段とを具備したことを特徴
とする。

【００１５】

【作用】本発明による画像圧縮装置によれば、入力手段
を介して入力した画像情報を所定サイズの複数のブロッ
クに分割し、各ブロックについて周波数変換処理および
量子化処理を順次実行して得られる各シンボルを一次元
に配列し、これらシンボルを零を示す無効係数と零以外
の有効係数とに振分け、有効係数を所定のコードテーブ
ルに照会してコードを割り得てると共に、無効係数の連
続個数に上記コードテーブルの一部の同一ビット長コー
ドのいずれかを割り当てることにより、常に安定した圧
縮率を達成でき、また零ランレングス専用のハフマンコ
ードテーブルを不要にでき、さらにハフマンコードテー
ブルを有効係数と無効係数とで共有するので回路規模を
縮小できる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明一実施例を説明
する。図１は本発明一実施例に係る画像圧縮装置のブロ
ック図である。図１において１は、アナログ画像信号を
入力する入力端子１である。入力処理装置２は、入力端
子１より入力したアナログ画像信号を、ディジタル化す
ると共に、適宜輝度信号や色差信号を時間多重処理して
出力する。ブロック化回路３は、入力処理装置２からの
ディジタル画像信号を、所定サイズ（ｎ×ｎ画素）の複
数ブロックに分割する。

【００１７】離散的コサイン変換回路（ＤＣＴ回路）４
は、ブロック化回路３からの各ブロックについて２次元
ＤＣＴ（離散的コサイン変換）を実行して、水平方向お
よび垂直方向空間周波数を表すｎ×ｎ個のＤＣＴ係数に
変換する。

【００１８】量子化回路５は、離散的コサイン変換回路
４からの出力を適当な量子化テーブルを用いてその係数
位置毎に異なるステップサイズで線形量子化し、各ＤＣ
Ｔ係数を量子シンボル（以下単にシンボルという）に変
換し、各シンボルを例えばジグザクスキャンにより一次
元に配列して出力する。

【００１９】符号化回路６は、量子化回路５からのシン
ボルを振分回路７で零を示す無効係数と零以外の有効係
数とに区別して、有効係数をハフマン符号化回路８に、
また無効係数を零ランレングスハフマン符号化回路１０
に振り分け、例えばＲＯＭに保管されているハフマンコ
ードテーブル９を共有して各別にハフマンコードを割り
当て出力する。

【００２０】この零ランレングスハフマン符号化回路１
０は、量子化回路５からの無効係数（零シンボル）の連
続個数（零ランレングス）をカウントし、ハフマンコー
ドテーブルの中の特定のハフマンコード、つまり例えば
６ビットなどの同一ビット長のハフマンコードのいずれ
かを割り当てる。したがって、ハフマンコードテーブル
９をハフマン符号化回路８と共有しても、有効係数のハ
フマンコードと区別することができ、また少なくとも例
えば６ビットを越える長いビット長のハフマンコードが
割り当てられ、圧縮効果が良好に現れないという不具合
を避けることができ、常に安定した圧縮率を達成でき
る。この零ランレングスのハフマンコードは、零ランレ
ングスプリカーソルを付加されてフレーム生成回路１１
に送られる。

【００２１】フレーム生成回路１１は、符号化回路６か
らのハフマンコードを元の画素位置にしたがって一次元
に配列すると共に、適当に同期信号などの制御語を付加
して、さらに伝送または記録に適したフレーミングを施
した後、伝送路または記録装置１２に出力する。次に以
上にように構成された本実施例の作用について説明す
る。なお、ブロックサイズを４×４とし、ビット長が６
ビットの７種類のハフマンコードを零ランレングスに適
用するものとして以下説明する。図２は、ブロック化処
理から離散コサイン変換および量子化処理を経て一次元
配列されるまでの各処理における各データを示す図であ
る。入力端子１を介して入力処理装置２に入力された例
えばアナログ画像信号は、そこでディジタル化され、ま
た適宜輝度信号や色差信号を時間多重処理される。

【００２２】このディジタル化された画像信号は、ブロ
ック化回路３に送られ、そこで図２（ａ）に示すよう
に、ブロックサイズが４×４画素の複数のブロックに分
割される。（ｂ）は、（ａ）の斜線で示したあるブロッ
クの空間座標データ（画素値配列データ）を示す。以下
このブロックを一例として処理の流れを説明する。

【００２３】このブロックの空間座標データは、離散的
コサイン変換回路４に送られ、そこで２次元ＤＣＴ（離
散的コサイン変換）を実行され、（ｃ）に示すように、
水平方向および垂直方向空間周波数を表す４×４個のＤ
ＣＴ係数（周波数データ）に変換される。

【００２４】そして、この周波数データは、量子化回路
５で、適当な量子化テーブルを用いてその係数位置毎に
異なるステップサイズで線形量子化されて量子シンボル
（以下単にシンボルという）に変換され、（ｄ）に示す
ような量子化データが生成される。ここで圧縮の第１段
階が完了する。この量子化データは、例えば（ｅ）に示
すようなジグザクスキャンにより、（ｆ）に示すよう
に、一次元に配列されて出力される。一次元に配列され
た量子化データは、符号化回路６に送られ、そこで、ま
ず、振分回路７で零を示す無効係数と零以外の有効係数
とに区別される。

【００２５】そして、有効係数は、ハフマン符号化回路
８に送られ、そこで例えばＲＯＭに保管されているハフ
マンコードテーブル９に照会されハフマンコードを割り
当てられる。

【００２６】一方、無効係数（零）は、零ランレングス
ハフマン符号化回路１０に送られ、そこで連続個数（零
ランレングス）をカウントされ、その零ランレングスに
したがって有効係数で使用したハフマンコードテーブル
９を使用して適当なハフマンコードを割り当てられる。

【００２７】このとき使用されるハフマンコードは、図
３に示すように、ハフマンコードテーブル９の一部特定
のハフマンコード、つまり例えば６ビットの同一ビット
長の７種類のハフマンコードＣ1 〜Ｃ7 を使用する。し
たがって、ハフマンコードテーブル９をハフマン符号化
回路８と共有しても、有効係数のハフマンコードと区別
することができ、また少なくとも例えば６ビットを越え
る長いビット長のハフマンコードが割り当てられ、圧縮
効果が良好に現れないという不具合を避けることがで
き、常に安定した圧縮率を達成できる。

【００２８】図４は、符号化された零ランレングスのデ
ータフォーマットを示す図である。図４に示すように、
零ランレングスのハフマンコードは、固定長であり、そ
の直前に固定長の零ランレングスプリカーソルを付加さ
れて、フレーム生成回路１１に送られる。

【００２９】図５（ａ）は、図２（ｆ）に示した一次元
量子化データの中の零が６個連続した零ランレングスの
データフォーマットを示している。この場合、６個連続
した零ランレングスに対応するハフマンコードＣ6 が割
り当てられる。

【００３０】ここで、ハフマンコードには、１個から７
個連続した零ランレングスそれぞれに対応してＣ1 〜Ｃ
7 までの７種類ある。これで８個以上零が連続する零ラ
ンレングスは生じた場合には、これらＣ1 〜Ｃ7 までの
７種類のハフマンコードを適当に組み合わせて対応す
る。図５（ｂ）は、零が３０個連続した場合のハフマン
コードの組み合わせの一例を示す図である。図５（ｂ）
に示すように、この場合、７個連続した零ランレングス
に対応するハフマンコードＣ7 を４回繰り返し、さらに
２個連続した零ランレングスに対応するハフマンコード
Ｃ2 を付加する。このようにハフマンコードの種類を少
なくしても様々な長さの零ランレングスに対処すること
ができる。また、このようにハフマンコードの種類を少
なくすることで、有効係数の割り当て範囲への圧迫を僅
少とすることができる。

【００３１】符号化回路６で符号化されたハフマンコー
ドは、フレーム生成回路１１で元の画素位置にしたがっ
て一次元に配列され、また適当に同期信号などの制御語
を付加されて、さらに伝送または記録に適したフレーミ
ングを施された後、伝送路または記録装置１２に出力さ
れる。

【００３２】以上のようにしてこの実施例によれば、ハ
フマンコードテーブルの一部特定のハフマンコード、つ
まり例えば６ビットの同一ビット長の７種類のハフマン
コードのいずれかを零ランレングスに割り当てているの
で、有効係数のハフマンコードと区別することができ、
したがってハフマンコードテーブルを有効係数と零ラン
レングスとで共有することができ、その結果零ランレン
グス専用のハフマンコードテーブルを不要にでき、同時
に回路規模を縮小できる。また、常に安定した圧縮率を
達成できる。

【００３３】さらに、零ランレングスに割り当てるハフ
マンコードの種類が例えば７種類と比較的少ないので、
有効係数の割り当て範囲に対しあまり影響しないという
効果もある。本発明は上述した実施例に限定されること
なく、種々変形して実施可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、画像情報
を入力するための入力手段と、上記画像情報を所定サイ
ズの複数のブロックに分割する手段と、上記各ブロック
について周波数変換処理および量子化処理を順次実行し
て得られる各シンボルを一次元に配列して出力する手段
と、

【００３５】上記シンボルを零を示す無効係数と零以外
の有効係数とに振分け、上記有効係数を所定のコードテ
ーブルに照会してコードを割り得てる第１の符号化手段
と、上記無効係数の連続個数をカウントし、この連続個
数に、上記コードテーブルの一部の同一ビット長コード
のいずれかを割り当てる第２の符号化手段と、

【００３６】上記第１の符号化手段と上記第２の符号化
手段の出力を元の通り一次元に配列して出力する手段と
を具備し、入力手段を介して入力した画像情報を所定サ
イズの複数のブロックに分割し、各ブロックについて周
波数変換処理および量子化処理を順次実行して得られる
各シンボルを一次元に配列し、これらシンボルを零を示
す無効係数と零以外の有効係数とに振分け、有効係数を
所定のコードテーブルに照会してコードを割り得てると
共に、無効係数の連続個数に上記コードテーブルの一部
の同一ビット長コードのいずれかを割り当てているの
で、常に安定した圧縮率を達成でき、また零ランレング
ス専用のハフマンコードテーブルを不要にでき、さらに
ハフマンコードテーブルを有効係数と無効係数とで共有
するので回路規模を縮小できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例のブロック図。

【図２】ブロック化処理から離散コサイン変換および量
子化処理を経て一次元配列されるまでの各処理における
各データを示す図。

【図３】零ランレングスとハフマンコードとの対応を示
す図。

【図４】零ランレングスの部分の圧縮データのフォーマ
ットを示す図。

【図５】零ランレングスの部分の圧縮データの一例を示
す図。

【符号の説明】 １…入力端子、２…入力処理回路、３…ブロック化回
路、４…離散的コサイン変換回路、５…量子化回路、６
…符号化回路、７…振分回路、８…ハフマン符号化回
路、９…ハフマンコードテーブル、１０…零ランレング
スハフマン符号化回路、１１…フレーム生成回路、１２
…伝送路または記憶装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を入力するための入力手段と、 前記画像情報を所定サイズの複数のブロックに分割する
   手段と、 前記各ブロックについて周波数変換処理および量子化処
   理を順次実行して得られる各シンボルを一次元に配列し
   て出力する手段と、 前記シンボルを零を示す無効係数と零以外の有効係数と
   に振分け、前記有効係数を所定のコードテーブルに照会
   してコードを割り得てる第１の符号化手段と、 前記無効係数の連続個数をカウントし、この連続個数
   に、前記コードテーブルの一部の同一ビット長コードの
   いずれかを割り当てる第２の符号化手段と、 前記第１の符号化手段と前記第２の符号化手段の出力を
   元の通り一次元に配列して出力する手段とを具備したこ
   とを特徴とする画像圧縮装置。