JPH0654198A

JPH0654198A - 画像伝送方式

Info

Publication number: JPH0654198A
Application number: JP4224524A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakamura; 温中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】伝送モードによる画質劣化を少なく抑え、画
像取り込み画素数を精細モード等の１種類に固定させる
とともに、通信速度も固定させ、伝送モードを変更し得
る画像伝送方式を提供すること【構成】入力処理部１と、画像圧伸部２と、出力処理
部３とからなり、画像圧伸部２は、色変換部４、８×８
ブロック分割部５、２次元ＤＣＴ変換部６、量子化回路
７、ハフマン符号化回路９で構成されている。入力処理
部１を経て入力された画像データを８×８画素を１単位
として、各々に対してＤＣＴ変換（離散コサイン変換）
を行なったのち、量子化を行ない、最後にハフマン符号
化を行なうＪＰＥＧ画像圧縮方式において、量子化で使
用する量子化テーブル８の量子化係数の各値に掛算回路
11により任意のパラメータ（正の整数）を掛けて圧縮率
を変化させるように構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子スチル・カメラ、
ビデオ・カメラ等で撮影した画像データを圧縮し、その
圧縮率を画質・伝送時間に対応させて画像データを伝送
する画像伝送方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像伝送方式において、画質を変
更する際には、画像取り込み時（Ａ／Ｄ変換時）の画素
数を粗くするか細かくするかにより実行し、伝送時間を
変更する際には、画素数の変更と、伝送装置間の通信速
度を変更することにより実行して、精細（ファイン）モ
ード、通常（ノーマル）モード、粗雑（ラフ）モード等
の伝送モード（画質モード）を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の画像伝送方式においては、画質・伝送時間を変更す
る際、画像取り込み時の画素数を変更するか、伝送装置
間の通信速度を変更していたので、伝送モードによって
画質劣化が大きく認められ、また、画像取り込み時の画
素数を変更するために、画像取り込みのＡ／Ｄ変換時、
伝送モードに応じてサンプリング周波数を変化させるた
めの回路が必要であった。

【０００４】本発明は、このような従来の方式が有する
課題を解決するために考えられたもので、伝送モードに
よる画質劣化を少なく抑え、画像取り込み画素数を精細
モード等の１種類に固定させるとともに、通信速度も固
定させ、伝送モードを変更し得る画像伝送装置を提供す
ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】入力処理部を経て入力さ
れた画像データを８×８画素を１単位として、各々に対
してＤＣＴ変換（離散コサイン変換）を行なったのち、
量子化を行ない、最後にハフマン符号化を行なうＪＰＥ
Ｇ画像圧縮方式において、量子化で使用する量子化テー
ブルの量子化係数の各値に任意のパラメータ（正の整
数）を掛けて圧縮率を変化させるように構成したもので
ある。

【０００６】

【作用】画像取り込み画素数を変化させることなく、一
定の取り込み画素数で圧縮率を変えることによって、伝
送モード（画質モード）を設定することができ、取り込
み画素数を変化させるＡ／Ｄ変換時のサンプリング回路
を簡略化することができる。また、通信速度を変えるこ
となく圧縮率を変えることによって伝送時間を変えるこ
とができる。

【０００７】

【実施例】画像伝送方式における静止画圧縮・伸長の技
術としてＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group
の略であり、ISOとCCITTの合同機関で、カラー静止画圧
縮・伸長技術の標準化を行なっている）方式が知られて
いる。

【０００８】本発明は、ＪＰＥＧ方式を使用するもの
で、ＪＰＥＧ方式の画像圧縮・伸長部は、図２に示すよ
うに、入力処理部１と、画像圧伸部２と、出力処理部３
とからなり、画像圧伸部２は、色変換部21、８×８ブロ
ック分割部22、２次元ＤＣＴ変換部23、量子化回路24、
ハフマン符号化回路25で構成されている。

【０００９】画像圧伸部２における静止画圧縮・伸長の
手法は、図３に示すＪＰＥＧ方式のとおりであって、そ
のＪＰＥＧ方式における処理手順は、 (１)ＤＣＴ変換（Discrete Cosine Transform：離散コ
サイン変換） (２)変換されたＤＣＴ係数の量子化 (３)量子化されたＤＣＴ係数のハフマン符号化よりなる３つの過程に分けることができる。

【００１０】ＪＰＥＧ方式では、入力処理部１を経て入
力された画像データを、８×８画素を１単位（ブロック
という）として、Ｙ（輝度成分）、ＵＶ（色差）の各々
に対してＤＣＴ変換、量子化を行ない、最後にハフマン
符号化を行なう。

【００１１】ＤＣＴ変換の過程においては、Ａ／Ｄ変換
後の画像データを、８×８画素を１単位とするブロック
に分解し（図３のａ）、ＲＧＢの３原色からＣＣＩＲ
（International Radio Consulative Commitee）６０１
の規格に従って、Ｙ（輝度成分）、Ｕ、Ｖ（色成分）に
変換したのち、各成分ごとに８×８画素のＤＣＴ変換を
施し、空間データを周波数データに変換する。このよう
にしてＤＣＴ変換により８×８画素にそれぞれ対応する
６４個のＤＣＴ係数Ｓ_uvの行列が得られる（図３の
ｂ）。

【００１２】さらに敷延すると、８×８画素のブロック
に分割された６４画素の各値をＰ_xy（ｘ，ｙ＝０〜７の
整数）とし、その分割された８×８画素の各ブロックに
対し、ＤＣＴ変換部23によって、次の式１による２次元
ＤＣＴ変換を行なう。

【００１３】

【式１】ただし、ｘ，ｙ＝ブロック内の画素の位置ｕ，ｖ＝ＤＣＴ係数の位置Ｃ_u，Ｃ_v＝１／（２）^1/2 ；ｕ，ｖ＝０＝１；その他Ｌ_s＝１２８；Ｐ_xyのビット精度＝８ビット＝２０４８；＝１２ビット

【００１４】この２次元ＤＣＴ変換の結果、６４個のＤ
ＣＴ係数Ｓ_uvが得られ、係数Ｓ₀₀はＤＣ係数と呼ばれ、
残余の６３個の係数はＡＣ係数と呼ばれ、ＤＣ係数は、
８×８画素の平均値（直流成分）を示している。

【００１５】変換係数Ｓ_uvに対する基底画像は、図４に
示すように、左上が変換係数Ｓ₀₀に対応し、右下が変換
係数Ｓ₇₇に対応しており、左から右に進むにつれて高周
波の水平周波数成分を多く含み、上から下に進むにつれ
て高周波の垂直周波数成分を多く含むことになり、任意
の８×８画素は、この６４個の基底画像の線形結合で表
現することができる。このＤＣＴ変換を施しても、主な
成分は、通常の自然画では低周波（図４の左上）に集中
する。

【００１６】６４個のＤＣＴ係数Ｓ_uvをそのままハフマ
ン符号化回路25によりハフマン符号化して復号器に伝送
すれば、８×８画素のブロック画像を得られるが、高い
符号化効率を得るために、ＪＰＥＧアルゴリズムでは、
再生画像の画質を選択することができる。この画質の制
御は、量子化回路24において量子化処理で行なう。

【００１７】６４個の各ＤＣＴ係数Ｓ_uvは、量子化係数
テーブル26の量子化係数Ｑ_uvを用いて係数位置ごとに異
なるステップ・サイズで線形量子化される。すなわち、
量子化された係数ｒ_uvは、次式の割り算であって、ｒ_uv＝round（Ｓ_uv／Ｑ_uv）（ただし、roundは、最も近い整数への整数化を意味す
る。）で求めることができる。

【００１８】復号側では、逆量子化を行なうのである
が、ハフマン復合化で得られた量子化係数をｒ_uvとする
と、Ｓ_uv＝ｒ_uv×Ｑ_uv により逆量子化を行なうことができる。

【００１９】この際、量子化係数テーブル26の係数Ｑ_uv
の値を変化させることにより画質を制御することができ
る。この量子化係数テーブル26の係数Ｑ_uvの値を小さい
値に設定すると、画質良く画像を符号化することができ
るが、反対に量子化テーブルＱ_uvの値を大きくすると、
ＤＣＴ係数Ｓ_uvの値が小さくなって、符号化情報量は減
少するが、画質は劣化する。

【００２０】このように量子化係数テーブル26の係数Ｑ
_uvを変えることにより、画質と符号化情報量を自由に制
御できる。

【００２１】次に、ＤＣＴ係数Ｓ_uvの量子化の過程で
は、このＤＣＴ変換で得られた６４個のＤＣＴ係数Ｓ_uv
のデータ（図３のｂ）に対し、人間の視覚特性にあわせ
た形でゼロの係数を増やすことが、この量子化過程の目
的であり、具体的には、６４個のＤＣＴ係数Ｓ_uvに対
し、この各成分に人間の視覚特性に応じた量子化係数ｒ
_uv（図３のｅ）の逆数をかけ、整数化して符号化する。

【００２２】人間の視覚では、複雑なパターン（ＤＣＴ
変換したあとの高周波成分、図４の右下）は、簡単なパ
ターン（ＤＣＴ変換したあとの低周波成分、図４左上）
よりも認識しにくいため、複雑なパターンになるほど量
子化係数を大きくすることができ、図３のｅに見られる
ように低周波成分は、細かく、高周波成分は、粗く量子
化する。これにより、高周波成分は、ゼロ成分が多くな
る。

【００２３】このゼロ成分をまとめて圧縮して表現する
のが、図３のｄ「ゼロ圧縮」である。この後、ゼロの続
きの数と、そうでないものの値で表現されたものを、最
後のプロセスであるハフマン符号化によってさらに圧縮
する。なお、ハフマン符号化は、他の多くの圧縮アルゴ
リズムの基本となっているアルゴリズムであり、データ
の出現確率に応じて、その確率の最も高いものから順に
符号長の短いものを割り当ててゆく方法である。

【００２４】以上の手順が、ＪＰＥＧベースライン圧縮
伸長手順の圧縮手順であり、伸長の手順は、圧縮手順と
は逆であり、次の式２に基づいて伸長する。

【００２５】

【式２】ただし、ｘ，ｙ＝ブロック内の画素の位置ｕ，ｖ＝ＤＣＴ係数の位置Ｃ_u，Ｃ_v＝１／（２）^1/2 ；ｕ，ｖ＝０＝１；その他Ｌ_s＝１２８；Ｐ_xyのビット精度＝８ビット＝２０４８；＝１２ビット

【００２６】本発明の画像伝送方式においては、このよ
うなＪＰＥＧ方式の画像圧伸部を画像伝送装置に設ける
とともに、量子化に工夫をして、圧縮率を変化させるた
めに、図１に示すように、量子化回路24と量子化係数
（これをディフォルトの量子化係数とする）を格納した
量子化係数テーブル26との間に掛算回路27を挿入すると
ともに、パラメータ値Ｘ（正の整数）を設定する数値設
定器28を設け、この掛算回路27により、量子化係数の各
値に符号量（圧縮率）あるいは、復号画像品質を制御す
るための任意のパラメータ値Ｘ（正の整数）を様々に変
えて掛算し、その値に基づいて量子化することにより
（Ｘの値が大きくなれば、量子化された値が小さくなる
とともにゼロ成分が多くなり圧縮率が大きくなる）、圧
縮率を変化させるように構成したものである。

【００２７】すなわち、任意の数値Ｘ（正の整数）を圧
縮率に対応させることにより、圧縮率を画質・伝送時間
に対応させて画像データを送信することができる。

【００２８】このようにして得られたカラー画像の主観
テストによれば、ＣＣＩＲ６０１の画像を例にあげてテ
ストした結果、多くの画で、０．７５ビット／ピクセル
以上（圧縮率１／３０以下）では、大部分の人がオリジ
ナルと区別できないことが確かめられた。

【００２９】

【発明の効果】以上の実施例に基づく説明から明らかな
ように、画像伝送方式によると、画質・伝送時間を変更
する際、画像の取り込み時の画素数や、画像伝送装置の
通信速度を変化させることなく、また、従来の画素数を
変化させる方式に比して画質モードの相違による画質劣
化を抑え、取り込み画素数、通信速度を１種類に固定さ
せたまま、圧縮率の相違（量子化係数の相違）によって
伝送モード（画質モード）を変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像伝送方式の送信側の実施例を示す
ブロック図、

【図２】従来の画像伝送方式の一例を示すブロック図、

【図３】従来の画像伝送方式におけるデータ圧縮手順を
示す図、

【図４】従来の画像伝送方式における２次元ＤＣＴ変換
の基底画像を示す図である。

【符号の説明】

１入力処理部２画像圧伸部 21 色変換部 22 ８×８ブロック分割部 23 ＤＣＴ変換部 24 量子化回路 25 ハフマン符号化回路 26 量子化係数テーブル 27 掛算回路 28 数値設定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力処理部を経て入力された画像データ
を８×８画素を１単位として、各々に対してＤＣＴ変換
（離散コサイン変換）を行なったのち、量子化を行な
い、最後にハフマン符号化を行なう画像伝送方式におい
て、前記量子化で使用する量子化テーブルの量子化係数
の各値に任意のパラメータ（正の整数）を掛けて圧縮率
を変化させる手段を設けたことを特徴とする画像伝送方
式。