JPH06284404A - 画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】良好な画質を維持したまま、画像を圧縮するこ
とを目的とする。 【構成】フレーム処理回路３２から出力された画像デー
タ１００は、画面上で矢印で示す方向に並んでいる。Ｌ
ＰＦ８０に入力した画像データ１００は、間引きによる
折り返しを抑えるためＬＰＦ８０内で高域成分をカット
され、画像データ１０１として出力される。間引き回路
８１に入力した画像データ１０１は、間引き回路８１内
で間引きされ、画像データ１０２となりＭＵＸ８５と減
算器８３にそれぞれ入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえばディジタル
ＶＴＲや電子スチルカメラ等の画像処理に係る画像圧縮
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル記録再生装置において、特に
ビデオ信号の場合、情報量が多いためそのまま記録再生
するには容量の大きなハードウエアが必要となる。そこ
で民生用としては、一般に画像を圧縮してデータ量を減
らした上で記録再生する。

【０００３】近年、画像圧縮の方法として離散コサイン
変換（ＤＣＴ）を行い、さらに可変長符号化を行うこと
により画像を圧縮する方法が発表されている。この方法
を動画に利用したものとして、民生用にディジタルＶＴ
Ｒの発表もなされている。

【０００４】図８はディジタルＶＴＲのブロック図であ
る。まず記録系について説明すると、入力端子１０に入
力されたビデオ信号は、Ａ／Ｄ変換器１１により、ディ
ジタル信号化されフレーム処理回路１２に入力する。フ
レーム処理回路１２において、フレーム単位のデータに
処理され、ＤＣＴ帯域圧縮回路１３に入力し、ここでＤ
ＣＴ変換および適応量子化し、可変長符号化回路１４に
入力する。可変長符号化回路１４に入力された信号は、
たとえばハフマンコードによりコード化し、パリティ付
加回路１５に入力する。パリティ付加回路１５におい
て、エラー訂正用のパリティが付加し、インターリーブ
回路１６に入力する。インターリーブ回路１６に入力し
た信号は、インターリーブ化され変調器１７により変調
され記録再生回路１８に入力し、この記録再生回路１８
より、たとえば磁気テープにデータを記録する。

【０００５】再生系は、記録再生回路１８において、磁
気テープに記録されたデータを再生し、復調器１９によ
り復調後、デンターリーブ回路２０に入力する。デンタ
ーリーブ回路２０では、記録系のインターリーブ回路１
６における動作の逆の動作をすることにより、エラーを
分散しエラー訂正回路２１に入力する。エラー訂正回路
２１では、エラー訂正を行った後、可変長符号化回路２
２に入力する。可変長符号化回路２２において、たとえ
ばハフマンコード化し、逆離散コサイン変換（ＩＤＣ
Ｔ）帯域伸張回路２３し、ここでデータレートを元の状
態に戻した後、フレーム逆処理回路２４に入力する。

【０００６】フレーム逆処理回路２４においては、フィ
ールド毎のデータに戻し、Ｄ／Ａ変換回路２５に入力
し、ここでディジタルデータからアナログデータに変換
し出力端子２６に出力する。

【０００７】図９は、図８の破線ブロックＡに示す構成
を詳細に説明したブロック図である。入力端子３０から
入力したＮＴＳＣ（コンポジット）信号は、Ｙ／Ｃ分離
回路３１において、輝度（Ｙ）信号４６および色（Ｃ）
信号４７に分離し、それぞれフレーム処理回路３２およ
び色信号復調回路３９に入力する。

【０００８】Ｙ信号４６は、Ｙフレーム処理回路３２に
おいてフレーム単位のデータに処理された後、ＤＣＴ回
路３３に入力する。ＤＣＴ回路３３では、周波数領域に
変換し、量子化回路３４とビット割当制御回路３７に入
力する。

【０００９】Ｃ信号４７は、色信号復調回路３９におい
て色信号を復調した後、Ｃフレーム処理回路４０に入力
する。Ｃフレーム処理回路４０において、フレーム単位
のデータに処理された後、ＤＣＴ回路４１に入力し、こ
こで周波数領域に変換し、量子化回路４２とビット割当
制御回路３９に入力する。

【００１０】ビット割当制御回路３７では、ＤＣＴ回路
３３の出力とＤＣＴ回路４１の出力を取り込み、これら
の値からＹおよびＣのそれぞれの高域成分の多いブロッ
クに多くのビット数を配分するように、配分の割合を求
める。その割合を元に量子化テーブル３６および３８の
オフセット５０および５１をそれぞれ求める。

【００１１】オフセット５０および５１に応じて量子化
テーブル３６および３８が選択され、量子化回路３４お
よび４２において、それぞれＹ信号、Ｃ信号の量子化が
行われ、Ｙ信号は可変長符号化回路３５に、Ｃ信号は可
変長符号化回路４３にそれぞれ入力する。

【００１２】可変長符号化回路３５では、量子化後のＹ
信号を可変長符号（たとえばハフマンコード）に変換
し、ビット割当制御回路４３で求めたビット配分４８の
範囲で符号化し、Ｙデータ４４を得る。

【００１３】また、可変長符号化回路４３でも、同様に
量子化後のＣ信号を可変長符号に変換し、ビット割当制
御回路３７で求めたビット配分４９の範囲で符号化し、
Ｃデータ４５を得る。

【００１４】図１０は、図９の破線ブロックＣをより具
体的に示したブロック図である。ＤＣＴ回路３３に処理
されたデータは、ブロックアクティビティ算出回路６０
と、フレーム遅延回路６４に入力する。ブロックアクテ
ィビティ算出回路６０において、各ＡＣ成分から、その
画像の細かさ（アクティビティ）をブロック（ＤＣＴ演
算単位）毎に求め、アクティビティ算出回路６１および
フレーム遅延回路６２に入力する。

【００１５】アクティビティ算出回路６１では、１フレ
ーム分を蓄えることによりフレームアクティビティ７２
を求めデータレート調整回路６３に入力する。フレーム
遅延回路６２では、１フレーム遅延させた遅延信号７３
をもとめデータレート調整回路６３に入力する。これに
より、フレームアクティビティ７２と遅延信号７３は時
間的に一致する。データレート調整回路６３において、
フレームアクティビティ７２と遅延信号７３の比をブロ
ック毎に算出し、この値に応じて量子化テーブル３６用
のオフセット信号５０と、ビット配分信号４８を求め
る。

【００１６】また、前記フレームアクティビティ７２を
求めるのに必要な１フレーム分の時間を合わせるため、
フレーム遅延回路６４によりデータを遅延する。遅延し
たデータを量子化回路３４にて量子化し、可変長符号化
回路６６に入力する。

【００１７】可変長符号化回路６６において、前記ビッ
ト配分信号４８の範囲内で可変長符号化し、可変長コー
ド７１を求める。この可変長コード７１をバッファメモ
リ６７にて一定のレートの信号として出力する。

【００１８】図１１は、図８の破線ブロックＢで示す構
成をより具体的に示したブロック図である。ＩＤＣＴ帯
域伸張回路２３に入力した信号はＩＤＣＴ処理され、デ
ータレートを元に戻した状態で、フレームメモリ７４お
よび７５のうち、メモリ制御回路７８により選択された
どちらか一方に入力する。

【００１９】フレームメモリ７４および７５は、ＩＤＣ
Ｔ帯域伸張回路２３からの信号を交互に記録保持する。
フレームメモリ７４および７５から順次出力された信号
はマルチプレクサー（ＭＵＸ）７６に入力して、選択し
たのちＤ／Ａ変換回路２５に入力しＤ／Ａ変換する。

【００２０】しかしながら、上記した従来の画像圧縮装
置では、フィールドまたはフレーム内圧縮によるため、
ＡＣ系列は画像領域をＮ画素×Ｍラインのブロック毎に
ＤＣＴ処理をしたのみであることから、高画質を維持し
た圧縮では、圧縮率に限界があった。また、ブロックご
とに圧縮するので、ブロックのマス目状にノイズがでる
ブロック歪みが発生したり、動画の輪郭などに細かい歪
みがでるモスキートノイズが発生するという欠点があっ
た。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の画像圧縮装置によれば、画質を維持したままの圧縮に
限界があるばかりか、再生画像にノイズを発生する問題
を有していた。そこで、この発明は上記欠点を除去し、
良好な画質を維持したまま、画像を圧縮することを目的
とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明では、離散コサイン変換等を用いて、画像
のデータ量を圧縮する画像圧縮手段と、画像領域のディ
ジタル入力信号の２Ｎ画素×Ｍラインを１単位として、
前記入力信号をローパスフィルタを通して水平１画素お
きに間引く第１の手段と、前記第１の手段により得られ
たＮ×Ｍ画素のデータ群である第１のブロックデータ
と、ローパスフィルタを通さず、そのまま水平１画素お
きに間引く第２の手段と、前記第２の手段により得られ
たＮ×Ｍ画素のデータ群である第２のブロックデータ
と、前記第１のブロックデータと、前記第２のブロック
データを減算するブロックデータ減算手段と、前記ブロ
ックデータ減算手段からの出力を遅延する遅延手段と、
前記遅延手段により得られたデータ群である第３のブロ
ックデータと、前記第１ブロックデータと、前記第３の
ブロックデータを選択するブロックデータ選択手段と、
前記選択手段からの出力を２次元的に周波数軸上に変換
する変換手段と、前記変換手段からの出力である第１の
ブロックデータと、第３のブロックデータにそれぞれ最
適な量子化テーブルと、前記量子化テーブルを選択する
量子化テーブル選択手段と、前記量子化テーブルからの
データで最適な符号量を制御する符号量制御手段とを具
備している。

【００２３】

【作用】このように構成されたものにおいては、入力信
号にローパスフィルタを通して高周波成分と低周波成分
に分けて、それぞれに最適な量子化を行うことにより、
圧縮効率の向上が可能になる。

【００２４】

【実施例】この発明の一実施例を図面を参照し、詳細に
説明する。図１は、この発明の一実施例を示すブロック
図である。図１０と同じ構成に関しては同一番号を付し
て説明を省略する。

【００２５】図１においてフレーム処理回路３２から出
力された画像データ１００は、図２に示すｄ1.1 〜ｄm.
2nを１単位とし、画面上で矢印で示す方向に並んでい
る。ＬＰＦ８０に入力した画像データ１００は、間引き
による折り返しを抑えるためＬＰＦ８０内で高域成分を
カットされ、画像データ１０１として出力される。図３
に画像データ１０１の配列を示す。

【００２６】間引き回路８１に入力した画像データ１０
１は、間引き回路８１内で間引きされ、画像データ１０
２となりＭＵＸ８５と減算器８３にそれぞれ入力する。
図４に画像データ１０２の配列を示す。

【００２７】一方、フレーム処理回路３２から出力され
た画像データ１００は、間引き回路８２に入力し、間引
き回路８２内で間引きされ、画像データ１０３として出
力される。図５に画像データ１０３の配列を示す。

【００２８】減算器８３に入力した画像データ１０２お
よび１０３は、減算器８３内で減算され、画像データ１
０４として出力される。図６に画像データ１０４の配列
を示す。

【００２９】画像データ１０４は、ブロック遅延回路８
４に入力し、ブロック遅延回路内で遅延され、ＭＵＸ８
５に入力する。ＭＵＸ８５は、画像データ１０２、１０
４を順次ＤＣＴ３３に出力する。ＭＵＸ８５から出力さ
れた画像データ１０５は、ＤＣＴ３３に入力しＤＣＴ処
理され、フレーム遅延回路６４およびブロックアクティ
ビティ算出回路６０に入力する。

【００３０】ブロックアクティビティ算出回路６０にお
いて、各ＡＣ成分から、その画像の細かさ（アクティビ
ティ）をブロック（ＤＣＴ演算単位）毎に求め、アクテ
ィビティ算出回路６１およびフレーム遅延回路６２に入
力する。

【００３１】アクティビティ算出回路６１において、１
フレーム分を蓄えることによりフレームアクティビティ
７２を求めデータレート調整回路６３に入力する。また
フレーム遅延回路６２において、１フレーム遅延させた
遅延信号７３をもとめデータレート調整回路６３に入力
する。これにより、フレームアクティビティ７２と遅延
信号７３は時間的に一致する。

【００３２】データレート調整回路６３において、フレ
ームアクティビティ７２と遅延信号７３の比をブロック
毎に算出し、この値に応じて量子化テーブル３６および
８６のそれぞれに最適なオフセット信号５１および５２
と、ビット配分信号４８を求める。

【００３３】また、前記フレームアクティビティ７２を
求めるのに必要な１フレーム分の時間を合わせるため、
フレーム遅延回路６４によりデータを遅延する。遅延し
たデータを量子化回路３４にて量子化し、図示しない可
変長符号化回路に出力する。

【００３４】量子化テーブル３６は、間引き回路８１か
らの出力である低周波域のデータに最適な量子化テーブ
ルとして、量子化テーブル８６は、減算器からの出力で
ある高周波域のデータに最適な量子化テーブルとして配
設されている。

【００３５】量子化テーブル３６および８６の出力は、
ＭＵＸ８８に入力し、ＭＵＸ内で選択され、量子化回路
３４に入力する。図７はこの発明における画像伸張側の
実施例を示すブロック図である。

【００３６】ＩＤＣＴ帯域伸張回路８７において、逆コ
サイン変換された画像データ１０６は、ブロック遅延回
路９２、加算器９３および減算器９４にそれぞれ入力す
る。画像データ１０６は、逆コサイン変換されることに
より、元のデータである図６に示す画像データ１０４に
近いデータとなる。

【００３７】ブロック遅延回路９２に入力した画像デー
タ１０６は、ブロック遅延回路９２内でデータレートを
元の状態に戻した後、加算器９３および減算器９４にそ
れぞれ出力される。ブロック遅延回路９２において遅延
され出力された画像データ１０７は、図４に示す画像デ
ータ１０２に近いデータとなる。

【００３８】加算器９３において入力してきた信号を加
算することにより、前記画像データ１００に近い間引き
された映像データ１０８を得る。また、減算器９４にお
いて入力してきた信号を減算することにより、前記画像
データ１００に近い間引きされた映像データ１０９を得
る。

【００３９】映像データ１０８および１０９は、ＭＵＸ
９５において、選択され順次フィールドメモリに出力さ
れる。上記した構成によれば、フレーム処理した画像デ
ータを高周波成分と低周波成分に分け、それぞれに適し
た量子化テーブル３６および８６により量子化を行うこ
とで圧縮効率を向上することが可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＤＣＴと、隣接画素レベルの差分を併用することに
より、圧縮効率の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】図１における画像データの１単位を説明する図
である。

【図３】図１における画像データの１単位を説明する図
である。

【図４】図１における画像データの１単位を説明する図
である。

【図５】図１における画像データの１単位を説明する図
である。

【図６】図１における画像データの１単位を説明する図
である。

【図７】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図８】従来の画像圧縮装置を示すブロック図である。

【図９】図８の圧縮側を説明するブロック図である。

【図１０】図９をより詳細に説明した図である。

【図１１】図８の伸長側を説明するブロック図である。

【符号の説明】

８０…ＬＰＦ、８１…間引き回路、８２…間引き回路、
８３…減算器、８４…ブロック遅延回路、８５…ＭＵ
Ｘ、３３…ＤＣＴ回路、３６…量子化テーブル、８６…
量子化テーブル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 離散コサイン変換等を用いて、画像のデ
   ータ量を圧縮する画像圧縮手段と、 画像領域のディジタル入力信号の２Ｎ画素×Ｍラインを
   １単位として、前記入力信号をローパスフィルタを通し
   て水平１画素おきに間引く第１の手段と、 前記第１の手段により得られたＮ×Ｍ画素のデータ群で
   ある第１のブロックデータと、 ローパスフィルタを通さず、そのまま水平１画素おきに
   間引く第２の手段と、 前記第２の手段により得られたＮ×Ｍ画素のデータ群で
   ある第２のブロックデータと、 前記第１のブロックデータと、前記第２のブロックデー
   タを減算するブロックデータ減算手段と、 前記ブロックデータ減算手段からの出力を遅延する遅延
   手段と、前記遅延手段により得られたデータ群である第
   ３のブロックデータと、 前記第１ブロックデータと、前記第３のブロックデータ
   を選択するブロックデータ選択手段と、 前記選択手段からの出力を２次元的に周波数軸上に変換
   する変換手段と、 前記変換手段からの出力である第１のブロックデータ
   と、第３のブロックデータにそれぞれ最適な量子化テー
   ブルと、 前記量子化テーブルを選択する量子化テーブル選択手段
   と、 前記量子化テーブルからのデータで最適な符号量を制御
   する符号量制御手段とを具備したことを特徴とする画像
   圧縮装置。
2. 【請求項２】 逆離散コサイン変換等を用いて、画像の
   データ量を伸張する画像伸張手段と、 前記第１のブロックデータと前記第３のブロックデータ
   を加算する加算手段と、 前記第１ブロックと前記第３ブロックの加減算を行うた
   めの遅延手段と、 前記遅延手段によって得られたデータ群である第４のブ
   ロックデータと、 前記第１のブロックデータと前記第３のブロックデータ
   を減算する減算手段と、 前記手段により得られたデータ群である第５のブロック
   データと、 前記第４のブロックデータと、前記第５のブロックデー
   タを選択する選択手段とを具備したことを特徴とする請
   求項第１記載の画像圧縮装置。