JPH06338802A - 再圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮画像データを再圧縮する場合の画質の劣
化を低減する。 【構成】 ハフマン・デコーダ５０は、ＤＣＴ、量子化
及びハフマン符号化により圧縮された画像データをハフ
マン復号化する。逆量子化回路５２は、デコーダ５０の
出力を先の圧縮の際の量子化テーブルに従って逆量子化
する。再量子化回路５４は逆量子化回路５２の出力を別
の量子化テーブルで量子化する。ハフマン・エンコーダ
５６は再量子化回路５４の出力をハフマン符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像、特に静止画の圧
縮データを再圧縮する再圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像情報は、少ない伝送量又は記憶量で
伝送又は記憶できるように、圧縮される。静止画像の圧
縮技術は周知であり、例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ
Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）方
式がある。ＪＰＥＧ方式では、１画面の画像を８画素×
８画素のブロックに分割し、ブロック単位で２次元離散
コサイン変換（ＤＣＴ）により周波数領域に変換し、そ
の変換係数を量子化し、ハフマン符号化する。

【０００３】圧縮後のデータ量は、画像の空間周波数特
性と上記量子化係数に強く依存する。従って、同じ量子
化係数であっても、圧縮しようとする画像により圧縮後
のデータ量が異なる。圧縮データを記憶装置に記憶した
り、伝送回線を介して伝送しようとする場合、圧縮デー
タ量を所定値以下に抑えたい又は抑えなければならない
とする要請がある。

【０００４】これに応えるために、従来例では、圧縮デ
ータ量が所定値を越える場合などに、圧縮データを一旦
伸長し、その後、異なる量子化係数で圧縮（即ち、ＤＣ
Ｔ変換、量子化及びハフマン符号化）してみることを、
所望の圧縮データ量になるまで繰り返していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、圧縮の際のＤ
ＣＴ変換及び伸長の際の逆変換は２次元の行列演算であ
り、高速のハードウエアでも長い時間がかかる。また、
伸長により復元した画像を再度圧縮するので、演算精度
が充分でないと画質が劣化してしまう。

【０００６】本発明は、このような不都合を解消する再
圧縮装置を提示することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る再圧縮装置
は、変換符号化、当該変換符号化による変換係数を量子
化する量子化、及び可逆符号化により圧縮された圧縮画
像データを当該変換係数データに変換する変換手段と、
当該変換手段の出力を符号化する符号化手段とからな
る。

【０００８】本発明に係る再圧縮装置はまた、複数の段
階にわたる変換処理により圧縮した圧縮画像データを当
該複数の段階の途中まで逆変換する部分逆変換手段と、
当該部分逆変換手段の出力を圧縮符号化する符号化手段
とからなる。

【０００９】

【作用】上記手段により、画像データを所望の圧縮デー
タ量にする再圧縮で、圧縮データを部分的に伸長して再
圧縮するので、画質の低下を最小限に抑えることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１１】図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロ
ック図を示す。１０は全体を制御するＣＰＵ、１２は画
像を読み取るイメージ・スキャナ、１４はプリンタ、１
６はＣＲＴなどの画像表示装置、１８は画像データを圧
縮する圧縮回路、２０は圧縮画像データを伸長し、画像
を復元する伸長回路、２２は、本実施例の特徴であり、
圧縮回路１８による圧縮画像データを再圧縮する再圧縮
回路、２４は、圧縮画像データを記憶する画像メモリで
ある。２６は公衆電話回線を介して外部と通信するため
のモデムである。回路又は装置１０〜２６は、バス２８
を介して相互に接続している。

【００１２】図２は、ＪＰＥＧ方式に従った圧縮回路１
８及び伸長回路２０の回路構成を示す。圧縮回路１８
は、８画素×８画素からなる画素ブロックを離散コサイ
ン変換するＤＣＴ回路３０、ＤＣＴ回路３０から出力さ
れる変換係数を量子化する量子化回路３２、及び量子化
回路３２の出力をハフマン符号化するハフマン・エンコ
ーダ３４からなる。ハフマン・エンコーダ３４の出力は
バス２８を介して画像メモリ２４に印加され、記憶され
る。

【００１３】伸長回路２０は、圧縮画像データ、例え
ば、画像メモリ２４に記憶される圧縮画像データをハフ
マン復号化するハフマン・デコーダ３６、ハフマン・デ
コーダ３６の出力を逆量子化する逆量子化回路３８、及
び逆量子化回路３８の出力を逆ＤＣＴ変換する逆ＤＣＴ
回路４０からなる。

【００１４】ＣＰＵ１０は、量子化回路３２及び逆量子
化回路３８で必要な量子化及び逆量子化テーブルを回路
３２，３８にセットし、ハフマン・エンコーダ３４及び
ハフマン・デコーダ３６に必要なテーブルを回路３４，
３６にセットする。

【００１５】図３は、ＤＣＴ変換、量子化、ハフマン符
号化、ハフマン復号化、逆量子化、及び逆ＤＣＴ変換に
おけるデータの流れを示す。ＤＣＴ回路３０は原８行８
列の画像データ｛ｓij｝をＤＣＴ変換し、変換係数｛Ｓ
ij｝を出力する。｛Ｓij｝で、ｉ＝０，ｊ＝０は直流係
数であり、右側及び下側にいくほど周波数が高くなる。

【００１６】量子化回路３２は、｛Ｓij｝を量子化テー
ブル｛Ｑij｝で量子化、即ちＳijをＱijで除算し、量子
化ＤＣＴ係数｛Ｓｑij｝を出力する。人間の視覚特性が
低周波で感度が高く、周波数が高くなるほど、感度が落
ちるので、これを考慮して、Ｑijはｉ＝０，ｊ＝０のと
き最低で、ｉ，ｊが大きくなる程大きくなるように設定
されている。

【００１７】ハフマン・エンコーダ３４は、｛Ｓｑij｝
をハフマン符号化し、その符号化データが、量子化テー
ブル｛Ｑij｝と共に画像メモリ２４に記憶される。画像
メモリ２４にこのように記憶されたデータは、必要によ
り、モデム２６により変調されて伝送路に送出される。

【００１８】伸長回路２０での処理は、上述の逆であ
り、ハフマン・デコーダ３６が伝送路からの受信データ
をハフマン復号化して、量子化ＤＣＴ係数｛Ｓｑij｝を
出力する。逆量子化回路３８は、量子化ＤＣＴ係数｛Ｓ
ｑij｝を量子化の際と同じ量子化テーブル｛Ｑij｝によ
り逆量子化して、ＤＣＴ係数｛Ｒij｝を出力する。即
ち、ＳｑijにＱijを乗算し、乗算結果をＲijとする。逆
ＤＣＴ回路４０は｛Ｒij｝を逆ＤＣＴ変換し、復元画像
データ｛ｒij｝を出力する。

【００１９】図３から分かるように、量子化テーブル
｛Ｑij｝によって圧縮率を変更できる。例えば、Ｑijを
大きくすると、ＳＱijが小さくなって圧縮率が大きくな
る。しかし、量子化誤差が大きくなり、画質は一般に悪
くなる。即ち、ＪＰＥＧ方式では、画質と圧縮率はトレ
ードオフの関係にある。

【００２０】図４を参照して、ハフマン・エンコーダ３
４における符号生成過程を説明する。量子化ＤＣＴ係数
｛Ｓｑij｝を直流成分（ｉ＝０，ｊ＝０）とそれ以外の
交流係数に分け、交流係数をジグザグ・スキャンして低
周波成分から高周波成分の順に並び換える。

【００２１】直流係数については、前画素ブロックの直
流係数との差分値Ｄｉｆｆを、図５に示すように値の大
きさに応じてグループ分けし、該当するＳＳＳＳをハフ
マン符号化し、実際の値を付加ｂｉｔで表わす。

【００２２】他方、交流係数については、次の非ゼロ係
数ＺＺ（有効係数）までのゼロ係数（無効係数）のラン
レングスをＲＲＲＲとし、図６に示すように、ＺＺを直
流係数と同様にグループ分けし、ＲＲＲＲＳＳＳＳを２
次元ハフマン符号化し、ＺＺを付加ｂｉｔで表わす。な
お、交流係数のハフマン・コード表のＥＯＢとＺＲＬは
例外処理である。ＥＯＢはブロック内に残っている係数
が全て０のときにブロックの最後を表わし、ＺＲＬは、
ゼロ係数のランレングスが１６以上であることを表わ
す。

【００２３】再圧縮回路２２の回路構成を図７に示し、
図８は、そのデータの変化を示し、図９は、動作フロー
チャートを示す。

【００２４】ＣＰＵ１０は先ず、ハフマン・エンコーダ
５０及びハフマン・デコーダ５６にハフマン・テーブル
をセットし、逆量子化回路５２及び再量子化回路５４に
それぞれ量子化テーブル及び再量子化テーブルをセット
する（Ｓ１）。以後、ブロック単位で順に処理してい
く。

【００２５】ハフマン・デコーダ５０は、画像メモリ２
４に記憶される圧縮画像データの１部ロックをハフマン
復号化して、量子化ＤＣＴ係数｛Ｓｑij｝を出力する
（Ｓ２）。

【００２６】逆量子化回路５２は、量子化ＤＣＴ係数
｛Ｓｑij｝を量子化の際と同じ量子化テーブル｛Ｑij｝
により逆量子化して、ＤＣＴ係数｛Ｒij｝を出力する。
再量子化回路５４は、逆量子化回路５２の出力｛Ｒij｝
を、別の量子化テーブル｛Ｑａij｝で再度、量子化す
る。このとき、圧縮率を上げたいのであれば、Ｑａij≧
Ｑijとする。

【００２７】この逆量子化及び再量子化は、１回の演算
で実現できることは明らかである（Ｓ４）。但し、注目
する量子化ＤＣＴ係数が０であれば、逆量子化及び再量
子化によっても０になるので、逆量子化及び再量子化を
省略する（Ｓ３）。

【００２８】１ブロック内の６４個の全係数について逆
量子化及び再量子化の演算を実行したら（Ｓ５）、ハフ
マン・エンコーダ５６が、再量子化回路５４の出力｛Ｔ
ｑij｝をハフマン符号化し、その出力を画像メモリ２４
に格納する（Ｓ６）。

【００２９】Ｓ２〜Ｓ６の処理を１画面の全ブロックに
ついて実行する（Ｓ７）。

【００３０】フローチャートして示しているので、６４
個の全係数について逆量子化及び再量子化の演算を終了
した後にハフマン符号化すると説明しているが、逆量子
化及び再量子化の演算とハフマン符号化を可能な限り同
時的に実行するのは勿論である。

【００３１】Ｓ４に示す演算 Ｔｑij＝Ｓｑij×Ｑij／Ｑａｉｊ は、乗算のみ又はシフト演算で実現できることは明らか
である。例えば、Ｑｉｊ／Ｑａijが適当な正数値になる
ように、Ｑij及び／又はＱａijを選択すれば乗算のみに
なり、Ｑij／Ｑａijが２のべき乗になるようにすれば、
シフト演算で済む。この変更例を図１０に示す。ハフマ
ン・デコーダ５０とハフマン・エンコーダ５６の間に、
乗算又はシフト演算を実行する係数演算回路５８を挿入
すればよい。乗算又はシフト演算とすることにより、高
速化できることは明らかである。

【００３２】ハフマン・エンコーダ５６の代わりに又は
並列に、別符号への符号化器を配置してもよい。そうす
れば、再圧縮回路２２を符号変換器としても利用でき
る。

【００３３】図１１、図１２及び図１３は、本実施例の
再圧縮を実行する動作フローチャートであって、図１１
は主ルーチン、図１２は図１１のＤＣ係数の処理のサブ
ルーチン、図１３はＡＣ係数の処理のサブルーチンをそ
れぞれ示す。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、画像データを所望の圧縮データ量
にする再圧縮で、画質の低下を最小限に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の概略構成ブロック図であ
る。

【図２】 圧縮回路１８及び伸長回路２０の詳細な回路
ブロック図である。

【図３】 圧縮伸長のデータ変化の説明図である。

【図４】 ハフマン・エンコーダ３４における処理の説
明図である。

【図５】 直流係数の符号化の説明図である。

【図６】 交流係数の符号化の説明図である。

【図７】 再圧縮回路２２の詳細な回路ブロック図であ
る。

【図８】 図７におけるデータ変化の説明図である。

【図９】 図７の動作フローチャートである。

【図１０】 図７の変更例である。

【図１１】 本実施例の再圧縮を実行する動作フローチ
ャートの主ルーチンである。

【図１２】 図１１のＤＣ係数の処理のサブルーチンで
ある。

【図１３】 ＡＣ係数の処理のサブルーチンである。

【符号の説明】

１０：ＣＰＵ １２：イメージ・スキャナ １４：プリ
ンタ １６：画像表示装置 １８：圧縮回路 ２０：伸
長回路 ２２：再圧縮回路 ２４：画像メモリ ２６：モデム ２８：バス ３０：ＤＣＴ回路 ３２：
量子化回路 ３４：ハフマン・エンコーダ ３６：ハフ
マン・デコーダ ３８：逆量子化回路 ４０：逆ＤＣＴ
回路 ５０：ハフマン・デコーダ ５２：逆量子化回路
５４：再量子化回路 ５６：ハフマン・エンコーダ
５８：係数演算回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変換符号化、当該変換符号化による変換
   係数を量子化する量子化、及び可逆符号化により圧縮さ
   れた圧縮画像データを当該変換係数データに変換する変
   換手段と、当該変換手段の出力を符号化する符号化手段
   とからなる再圧縮装置。
2. 【請求項２】 上記変換手段が、上記可逆符号化の復号
   化手段と、当該復号化手段の出力を変換係数データに変
   換する演算手段とからなる請求項１に記載の再圧縮装
   置。
3. 【請求項３】 上記演算手段が、上記復号化手段の出力
   を逆量子化する逆量子化手段と、当該逆量子化手段の出
   力を当該逆量子化手段での逆量子化とは異なる量子化ス
   テップで量子化する量子化手段とからなる請求項２に記
   載の再圧縮装置。
4. 【請求項４】 上記演算手段が、変換前後の値が同じデ
   ータに対し変換処理を省略する請求項２又は３に記載の
   再圧縮装置。
5. 【請求項５】 複数の段階にわたる変換処理により圧縮
   した圧縮画像データを当該複数の段階の途中まで逆変換
   する部分逆変換手段と、当該部分逆変換手段の出力を圧
   縮符号化する符号化手段とからなる再圧縮装置。