JPH0646399A - Picture data compression method - Google Patents

Picture data compression method

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JPH0646399A
JPH0646399A JP19805292A JP19805292A JPH0646399A JP H0646399 A JPH0646399 A JP H0646399A JP 19805292 A JP19805292 A JP 19805292A JP 19805292 A JP19805292 A JP 19805292A JP H0646399 A JPH0646399 A JP H0646399A
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JP
Japan
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block
sampling
data
image
compression
Prior art date
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Application number
JP19805292A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromitsu Kowada
浩光 古和田
Koji Horikiri
浩次 堀切
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a picture data compression method for improving a compression rate at the time of generating linear arrangement data for each picture element block and improving the beauty of reproduced pictures. CONSTITUTION:The compression object pictures of one frame stored in a bit map memory 1 are divided into the blocks of 8X8 picture elements, a first-order differential operator 3 is operated to the structural pixel data of the respective blocks and a sampling direction is decided in the direction where a gradient is small. Then, an optional compression processing is executed to the linear arrangement data obtained by sampling.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1フレーム又は1フィ
ールドの圧縮対象画像を複数のブロックに分割して、各
ブロック毎に画像データの圧縮(量子化)を行う画像デ
ータ圧縮方法に関し、例えば、テレビ会議/テレビ電
話、カラー静止画、特にカラー動画等の画像データに対
してデータ伝送、記憶効率を高める圧縮/伸張機能を有
する機器、AVCC(オーディオ・ビジュアル・コンピ
ュータ・通信)融合に資する機器に用いられる画像デー
タ圧縮方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image data compression method for dividing an image to be compressed in one frame or one field into a plurality of blocks and compressing (quantizing) the image data for each block. , Video conferencing / videophone, devices that have compression / expansion functions to improve data transmission and storage efficiency for image data such as color still images, especially color moving images, and devices that contribute to AVCC (audio / visual computer / communication) integration The present invention relates to a method of compressing image data used in.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の画像データ圧縮方法としては、1
フレームを8×8画素或いは16×16画素といったブ
ロックに分割して、全ブロックにわたり一定の方向にサ
ンプリングして得られた一次元配列データに対して圧縮
処理を行うように構成していた。そして、比較的多くの
場合に画素データのブロック内での各色の相関が、縦方
向或いは横方向に顕著に現れるために、そのいずれでも
ない斜めの一定方向にサンプリングするように構成して
いた。これは、例えば、縦方向に相関の強い画像を横方
向にサンプリングして得られたデータを圧縮する場合に
は、圧縮率が低下するばかりか圧縮方法によってはデー
タの欠落が激しくなり、再生画像に見苦しい縞模様が現
れたりするといった不都合が生じるからである。
2. Description of the Related Art The conventional image data compression method is 1
The frame is divided into blocks of 8 × 8 pixels or 16 × 16 pixels, and compression processing is performed on the one-dimensional array data obtained by sampling all blocks in a fixed direction. In a relatively large number of cases, the correlation of each color in a block of pixel data appears remarkably in the vertical direction or the horizontal direction, so that the sampling is performed in a diagonal fixed direction, which is neither of them. This is because, for example, when compressing data obtained by sampling an image having a strong correlation in the vertical direction in the horizontal direction, not only the compression rate decreases but also the loss of data becomes severe depending on the compression method, and the reproduced image This is because an inconvenient striped pattern may appear.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
技術は、全ブロックにわたり一律に一定の方向にサンプ
リングして得られた一次元配列データに対して圧縮処理
を行うように構成していたので、ブロックによってはそ
のサンプリング方向とは異なる方向に相関を持つ場合も
ある。そのような場合、特にそのサンプリング方向と直
交する方向に強い相関を持つ場合には、そのブロックに
おける圧縮率が低下するばかりかデータの欠落も激しく
なり、再生画像も見苦しいといった不都合が生じる。本
発明の目的は上述した従来欠点を解消する点にある。
However, in the above-mentioned conventional technique, the compression processing is performed on the one-dimensional array data obtained by uniformly sampling all blocks in a fixed direction. , Some blocks may have a correlation in a direction different from the sampling direction. In such a case, in particular, when there is a strong correlation in the direction orthogonal to the sampling direction, not only the compression rate in the block decreases but also the loss of data becomes severe and the reproduced image becomes unsightly. An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明による画像データ圧縮方法の第一の特徴構成
は、1フレーム又は1フィールドの圧縮対象画像をn×
n(nは整数)画素のブロックに分割して、各ブロック
の構成画素データに対して所定方向の勾配を求め、勾配
の小となる方向へのサンプリングにより得られた一次元
配列データに対して圧縮処理を行うように構成してある
点にある。本発明による画像データ圧縮方法の第二の特
徴構成は、1フレーム又は1フィールドの圧縮対象画像
をn×n(nは整数)画素のブロックに分割して、各ブ
ロックの構成画素データに対して所定の方向にサンプリ
ングして得られた一次元配列データに対して圧縮処理を
行う画像データ圧縮方法であって、隣接するブロック間
でのサンプリング方向が異なるようにブロック毎にサン
プリング方向を設定するとともに、フレーム又はフィー
ルド毎に各ブロックにおけるサンプリング方向が異なる
ようにブロック毎のサンプリング方向を変更するように
構成してある点にある。
In order to achieve this object, the first characteristic configuration of the image data compression method according to the present invention is such that the image to be compressed of one frame or one field is n ×
It is divided into blocks of n (n is an integer) pixels, the gradient in a predetermined direction is obtained for the pixel data of each block, and the one-dimensional array data obtained by sampling in the direction in which the gradient is small It is configured to perform compression processing. A second characteristic configuration of the image data compression method according to the present invention is that an image to be compressed of one frame or one field is divided into blocks of n × n (n is an integer) pixels, and the pixel data of each block is composed. An image data compression method for performing compression processing on one-dimensional array data obtained by sampling in a predetermined direction, wherein the sampling direction is set for each block so that the sampling directions are different between adjacent blocks. The point is that the sampling direction of each block is changed so that the sampling direction of each block is different for each frame or field.

【0005】[0005]

【作用】第一の特徴構成によれば、予め各ブロックの構
成画素データに対して所定方向の勾配を求め、勾配の小
となる方向がブロックの画素データの相関の強い方向と
確認できるので、そのような相関の強い方向にサンプリ
ングして得られた一次元配列データに対して圧縮処理を
行うことになる。ブロックの構成画素データに対する勾
配は、例えば、画像の輪郭等を求めるときに用いる一次
微分演算子を作用させることで容易に求まる。第二の特
徴構成によれば、ブロックによりサンプリング方向を異
ならせてあるので、圧縮率が高く優れた再生画像が得ら
れるブロックと、圧縮率が低く劣化した再生画像が得ら
れるブロックとが混在することになるが、1フレームの
画像を1/30秒で切り替えて表示する動画像では数フ
レームにわたり類似画像が続くので、フレーム毎に対応
ブロックのサンプリング方向を異ならせることにより、
CRT等の長残光性を有する表示装置に再生画像を表示
すると、全体として再生画像の歪みを低減することがで
きるのである。
According to the first characteristic configuration, the gradient in the predetermined direction is obtained in advance for the pixel data of each block, and the direction in which the gradient becomes small can be confirmed as the direction in which the pixel data of the block has a strong correlation. The one-dimensional array data obtained by sampling in such a strong correlation direction is subjected to compression processing. The gradient with respect to the constituent pixel data of the block can be easily obtained, for example, by applying a first-order differential operator used when obtaining the contour of the image or the like. According to the second characteristic configuration, since the sampling direction is made different for each block, a block in which a reproduced image with a high compression rate and excellent is obtained and a block in which a reproduced image with a low compression rate is deteriorated are mixed. However, since a similar image continues for several frames in a moving image in which one frame image is switched and displayed in 1/30 seconds, by changing the sampling direction of the corresponding block for each frame,
When the reproduced image is displayed on the display device having a long afterglow property such as a CRT, the distortion of the reproduced image can be reduced as a whole.

【0006】[0006]

【発明の効果】従って、第一の特徴構成によれば、ブロ
ック毎に画素データの相関の強い方向に沿ってサンプリ
ングした一次元配列データに対して圧縮処理を行うの
で、そのブロックとしてばかりでなくフレーム又はフィ
ールド全体としても高い圧縮率で且つデータの欠落も少
ない状態で圧縮し、優れた再生画像が得られる画像デー
タ圧縮方法を得ることができるようになった。又、第二
の特徴構成によれば、1フレームの画像を1/30秒で
切り替えて表示するような高速処理が要求されるような
動画像に対して、予めブロック内の画素データの相関を
調べるといった時間のかかる処理を行わずとも、連続す
るフレーム或いはフィールド全体としての再生画像の画
質の向上を達成できる画像データ圧縮方法を得ることが
できるようになった。
Therefore, according to the first characteristic configuration, the compression processing is performed on the one-dimensional array data sampled along the direction in which the pixel data has a strong correlation for each block. It has become possible to obtain an image data compression method capable of obtaining an excellent reproduced image by performing compression with a high compression rate for the entire frame or field and with little loss of data. Further, according to the second characteristic configuration, the correlation of the pixel data in the block is preliminarily correlated with a moving image that requires high-speed processing such as switching and displaying one frame image in 1/30 seconds. It has become possible to obtain an image data compression method that can achieve improvement in the image quality of a reproduced image as a whole of continuous frames or fields without performing time-consuming processing such as checking.

【0007】[0007]

【実施例】以下に本発明に係る画像データ圧縮方法につ
いての第一の実施例を説明する。図1及び図2に示すよ
うに、ビットマップメモリ1に格納されたM行N列の画
素で構成される1フレームの画像データを、n×nの画
素で構成する複数のブロックに分割して、各ブロック毎
にブロックメモリ2に出力する。ブロックの大きさは、
構成画素に相関関係が見いだせる範囲であるn=16あ
たりを最大として設定することができ、今回はn=8に
設定してある。ブロックメモリ2に出力された各ブロッ
クのデータに対して、例えば図3a,bに示すような一
次微分演算子を作用させて、画像データの勾配が最も小
さな方向を検出する。
EXAMPLE A first example of the image data compression method according to the present invention will be described below. As shown in FIGS. 1 and 2, one frame of image data composed of M rows and N columns of pixels stored in the bitmap memory 1 is divided into a plurality of blocks composed of n × n pixels. , Is output to the block memory 2 for each block. The block size is
The maximum can be set around n = 16, which is the range where the correlation can be found in the constituent pixels, and this time, n = 8 is set. For example, a primary differential operator as shown in FIGS. 3A and 3B is applied to the data of each block output to the block memory 2 to detect the direction in which the gradient of the image data is the smallest.

【0008】即ち、図3aは上方向への一次微分演算子
を示し、図3bは斜め右上方向への一次微分演算子を示
すものであり、それぞれの演算子をブロックの構成画素
の各点にかけて微分値を求めて、その値の最も小となる
方向が画素データの相関の強い方向であると判別するこ
とになる。具体的には、図1に示すように、図3a,b
をそれぞれ回転することにより上方向、斜め右上方向の
みならず、右方向、斜め右下方向の4方向について得ら
れる一次微分演算子3を作用させて、4方向のうち値の
最も小となる方向を画素データの相関の強い方向である
と判別する。
That is, FIG. 3a shows a first-order differential operator in the upward direction, and FIG. 3b shows a first-order differential operator in the diagonally upper right direction, and each operator is multiplied by each point of the constituent pixels of the block. The differential value is obtained, and the direction in which the value is smallest is determined to be the direction in which the pixel data has a strong correlation. Specifically, as shown in FIG.
By rotating respectively, the first-order differential operator 3 obtained not only in the upward direction and the diagonal right upper direction but also in the right direction and the diagonal lower right direction is made to act, and the direction having the smallest value among the four directions. Is determined to have a strong correlation with the pixel data.

【0009】ここで、画素データの相関とは、例えばモ
ノトーン画像では明暗の縞の繰り返し等が最も少ない方
向をいい、RGBの三原色に分解された画像データでは
各カラープレーン(3枚のビットマップメモリが必要と
なる)毎の濃淡の縞の繰り返しが最も少ない方向をい
い、混色画像データでは、RGBの混色比率の異なる色
でできる縞の繰り返しが最も少ない方向をいい、演算結
果を判別手段4により判別される。
Here, the correlation of pixel data means a direction in which the repetition of bright and dark stripes is the smallest in a monotone image, for example, and in the image data decomposed into the three primary colors of RGB each color plane (three bit map memories). Is the direction in which the repetition of light and shade stripes is the smallest, and in the mixed-color image data, the direction in which the stripes formed by the colors having different RGB color mixture ratios are the smallest is defined. To be determined.

【0010】後段の量子化手段5は、判別手段4により
判別された画素データの相関の強い方向に、ブロック構
成画素データをサンプリングして一次元配列データと
し、その一次元配列データに対して一次元の線形変換を
施して得られたデータを量子化したり、或いは一次元配
列データにランレングス符号化(例えばLZW方式)を
施すことによりデータ圧縮を行う。
The quantizing means 5 at the subsequent stage samples the block-constituting pixel data into one-dimensional array data in the direction in which the pixel data discriminated by the discriminating means 4 has a strong correlation. Data compression is performed by quantizing the data obtained by performing the original linear transformation, or by performing run-length coding (for example, LZW method) on the one-dimensional array data.

【0011】以下に本発明に係る画像データ圧縮方法に
ついての第二の実施例を説明する。カラー動画像は、商
用テレビジョンでは複数の静止画像を30フレーム/1
秒、さらに詳しくは1フレームの静止画像を偶数フィー
ルドと奇数フィールドに分割した2フィールドを1フィ
ールドあたり1/60秒で表示するように構成されてい
る。従って、動画像の圧縮伸張等の画像処理は、1フレ
ーム毎、或いは1フィールド毎の静止画像に対する圧縮
伸張等の画像処理として取り扱える。従って、動画像の
圧縮伸張といった画像処理は、以下にカラー静止画像を
扱う画像処理として説明する。
A second embodiment of the image data compression method according to the present invention will be described below. The color moving image is composed of a plurality of still images of 30 frames / 1 on a commercial television.
Second, more specifically, two fields obtained by dividing a still image of one frame into an even field and an odd field are displayed at 1/60 second per field. Therefore, image processing such as compression / expansion of moving images can be handled as image processing such as compression / expansion of still images for each frame or for each field. Therefore, image processing such as compression / expansion of moving images will be described below as image processing for handling color still images.

【0012】図5に示すように、ビットマップメモリ1
1に格納されたM行N列の画素で構成される1フィール
ドの画像データを、n×nの画素で構成する複数のブロ
ックに分割して、各ブロック毎にブロックメモリ12に
出力する。量子化手段14は、サンプリングパターンテ
ーブル13で指示されるサンプリングパターンに従って
ブロック構成画素データをサンプリングして一次元配列
データとし、その一次元配列データに対して一次元の線
形変換を施して得られたデータを量子化したり、或いは
一次元配列データにランレングス符号化(例えばLZW
方式)を施すことによりデータ圧縮を行う。
As shown in FIG. 5, the bitmap memory 1
The 1-field image data composed of pixels of M rows and N columns stored in 1 is divided into a plurality of blocks composed of n × n pixels, and output to the block memory 12 for each block. The quantizer 14 obtains the one-dimensional array data by sampling the block-constituting pixel data in accordance with the sampling pattern designated by the sampling pattern table 13 and subjecting the one-dimensional array data to the one-dimensional linear conversion. Data is quantized, or run length coding (for example, LZW) is performed on one-dimensional array data.
Data compression is performed by applying the method).

【0013】前記サンプリングパターンテーブル13で
指示されるサンプリングパターンは、図4に示すよう
に、下方向、斜め右下方向、斜め上下方向、右方向、斜
め右上方向の5パターンを隣接するブロック間でのサン
プリング方向が異なるように設定されるものであり、さ
らに、フィールド毎に、各ブロックにおけるサンプリン
グ方向が異なるように変更するように構成してある。例
えば、フィールドが異なる度に、ブロック毎のサンプリ
ングパターンを行方向に或いは列方向に1ブロック或い
は数ブロック間隔でシフトさせることが考えられるが、
その方法はとくに限定するものではない。
The sampling patterns designated by the sampling pattern table 13 are, as shown in FIG. 4, five patterns in the downward direction, the oblique lower right direction, the oblique vertical direction, the right direction, and the oblique upper right direction between adjacent blocks. Is set so that the sampling direction of each block is different, and further, the sampling direction in each block is changed so as to be different for each field. For example, it is conceivable to shift the sampling pattern for each block in the row direction or the column direction at intervals of one block or several blocks each time the fields differ.
The method is not particularly limited.

【0014】以下、本発明の別実施例を説明する。第一
及び第二の実施例では、圧縮された画像の再生手段につ
いて説明していないが、圧縮データと、サンプリング方
向を示すデータや、例えばランレングス符号化では符号
化テーブルデータ等の圧縮方法を特定できるデータに基
づいて、公知の手法で復号化できる。
Another embodiment of the present invention will be described below. Although the first and second embodiments do not describe the means for reproducing a compressed image, the compression method of compressed data, data indicating the sampling direction, and encoding table data, for example, in run length encoding is used. It can be decrypted by a known method based on the identifiable data.

【0015】先の実施例で説明した回路ブロックの構成
は特に限定するものではなく公知の技術を用いれば任意
に構成することができる。又、一次微分演算子は上述の
実施例に示したものに限定するものではない。
The configuration of the circuit block described in the above embodiment is not particularly limited and can be arbitrarily configured by using a known technique. Further, the first-order differential operator is not limited to the one shown in the above embodiment.

【0016】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
It should be noted that reference numerals are given in the claims for convenience of comparison with the drawings, but the present invention is not limited to the configurations of the accompanying drawings by the entry.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】画像圧縮装置のブロック構成図FIG. 1 is a block configuration diagram of an image compression device.

【図2】一次微分演算子の構成図[Fig. 2] Block diagram of primary differential operator

【図3】ビットマップデータとブロック分割の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of bitmap data and block division.

【図4】サンプリングパターンを示す説明図FIG. 4 is an explanatory diagram showing a sampling pattern.

【図5】別実施例を示す画像圧縮装置のブロック構成図FIG. 5 is a block configuration diagram of an image compression apparatus showing another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ビットマップメモリ 2 ブロックメモリ 3 一次微分演算子 4 判別手段 5 量子化手段 1 Bitmap memory 2 Block memory 3 Primary differential operator 4 Discrimination means 5 Quantization means

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1フレーム又は1フィールドの圧縮対象
画像をn×n(nは整数)画素のブロックに分割して、
各ブロックの構成画素データに対して所定方向の勾配を
求め、勾配の小となる方向へのサンプリングにより得ら
れた一次元配列データに対して圧縮処理を行う画像デー
タ圧縮方法。
1. An image to be compressed of one frame or one field is divided into blocks of n × n (n is an integer) pixels,
An image data compression method in which a gradient in a predetermined direction is obtained for the pixel data of each block, and compression processing is performed on the one-dimensional array data obtained by sampling in the direction in which the gradient is small.
【請求項2】 1フレーム又は1フィールドの圧縮対象
画像をn×n(nは整数)画素のブロックに分割して、
各ブロックの構成画素データに対して所定の方向にサン
プリングして得られた一次元配列データに対して圧縮処
理を行う画像データ圧縮方法であって、 隣接するブロック間でのサンプリング方向が異なるよう
にブロック毎にサンプリング方向を設定するとともに、
フレーム又はフィールド毎に各ブロックにおけるサンプ
リング方向が異なるようにブロック毎のサンプリング方
向を変更する画像データ圧縮方法。
2. A compression target image of one frame or one field is divided into blocks of n × n (n is an integer) pixels,
An image data compression method that performs compression processing on one-dimensional array data obtained by sampling the constituent pixel data of each block in a predetermined direction, such that adjacent blocks have different sampling directions. While setting the sampling direction for each block,
An image data compression method for changing the sampling direction of each block so that the sampling direction of each block is different for each frame or field.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6225541A (en) * 1985-07-26 1987-02-03 Hitachi Ltd Picture data compression system
JPS63127671A (en) * 1986-11-18 1988-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd Resampling method

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