JPH07135568A - デジタルデータ処理装置 - Google Patents

デジタルデータ処理装置

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JPH07135568A
JPH07135568A JP30356093A JP30356093A JPH07135568A JP H07135568 A JPH07135568 A JP H07135568A JP 30356093 A JP30356093 A JP 30356093A JP 30356093 A JP30356093 A JP 30356093A JP H07135568 A JPH07135568 A JP H07135568A
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Nobusato Abe
紳聡 阿部
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 量子化後のデータ量を増加させることなく入
力データにできるだけ近いデータを再現する。 【構成】 例えば8×8個の画素データから成る画素ブ
ロックR1を、DCT処理回路21においてDCT変換
し、DCT係数R2を量子化処理回路22において量子
化テーブルR3により量子化する。これにより得られた
量子化DCT係数R4を、逆量子化処理回路24におい
て量子化テーブルR3により逆量子化する。最適量子化
係数計算部26において、DCT係数R2と逆量子化処
理回路24により得られた逆量子化DCT係数R5との
差(量子化誤差)の自乗和が極小値をとるように、最適
量子化係数を求め、最適量子化テーブルR7を画像デー
タ(Y',Cb',Cr') とともに記録媒体Mに記録する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばカラー静止画像
をJPEGアルゴリズムに準拠して記録媒体に記録し、
またこの記録媒体から再生する装置等に設けられるデジ
タルデータ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像データは情報量が多いため、直接処
理すると、莫大なメモリ容量を必要としたり、またデー
タ通信に要する時間が長くなる。そこで従来、画像デー
タは符号化によって圧縮された後、処理されている。
【0003】このような画像データ圧縮のアルゴリズム
のひとつとして、JPEG(JointPhotographic Expert
Group )によって勧告されているものがある。このJ
PEGから勧告されているアルゴリズム(JPEGアル
ゴリズム)は、ベースライン・プロセス等の複数のプロ
セスから構成されており、ベースライン・プロセスは、
8ビット精度の原画像を離散コサイン変換(DCT変
換)およびハフマン符号化を用いて符号化し、画像情報
を送信、受信および再生することができる基本的な機能
である。
【0004】ベースライン・プロセスでは、1画面を構
成する各ブロックの画素データがDCT変換されてDC
T係数が求められ、このDCT係数に対し、量子化テー
ブルによって量子化が施される。すなわちDCT係数
は、量子化テーブルを構成する各量子化係数によって割
算されることにより量子化される。この量子化されたD
CT係数はハフマン符号化され、圧縮画像データとして
例えば記録媒体に記録される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このようなデータ圧縮
が施されると、原画像の情報の一部が消失するため、再
生画像の画質が原画像よりも劣ることは否めない。そこ
で量子化テーブルの各量子化係数の値を小さくすると、
量子化されたDCT係数の値が大きくなるため、再生画
像の画質は向上するが、圧縮データの量が増加するとい
う問題が生じる。一方、再生画像の画質を評価して、充
分な画質が得られるように量子化係数の値を設定しなお
し、再度データ圧縮を行うことも可能であるが、このよ
うな方法をとると、画像データの処理時間がかかり、作
業効率がよくない。
【0006】本発明は、このような問題点を解決するも
のであり、量子化テーブルを用いて入力データを量子化
するデータ処理において、量子化後のデータ量を増加さ
せることなく入力データにできるだけ近いデータを再現
することができ、しかもデータ処理に要する時間が短
く、作業効率の高いデジタルデータ処理装置を得ること
を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るデジタルデ
ータ処理装置は、複数の量子化係数から成る量子化テー
ブルを用いて、入力データを量子化する手段と、量子化
されたデータを量子化係数を用いて逆量子化する手段
と、逆量子化されたデータが入力データに近づくように
第2の量子化係数を求め、この第2の量子化係数から成
る第2の量子化テーブルを生成する手段とを備えたこと
を特徴としている。
【0008】
【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。図
1は本発明の一実施例であるデジタルデータ処理装置を
備えたスチルビデオカメラを示すブロック図である。
【0009】撮像部10により得られた被写体Sの画像
信号は、画像圧縮装置20に伝送され、後述するように
データ圧縮処理を施されてICカード等の記録媒体Mに
記録される。この記録媒体Mには、データ圧縮された画
像信号の他、この画像信号の再生時に用いられる量子化
テーブルも記録される。
【0010】撮像部10において、被写体Sから到来し
た光は集光レンズ11によって集光され、被写体像が固
体撮像素子(CCD)12の受光面上に結像される。C
CD12の受光面には多数の光電変換素子が配設され、
また光電変換素子の上面には、例えばR、G、Bの各色
フィルタ要素が所定の方式で配列されて成るカラーフィ
ルタが設けられており、各光電変換素子はひとつの画素
データに対応している。被写体像は、各光電変換素子に
よって所定の色に対応した電気信号に変換され、A/D
変換器13に入力される。
【0011】A/D変換器13においてデジタル変換さ
れた信号は、図示しない信号処理回路によって輝度信号
Yと色差信号Cb、Crとに変換され、画像メモリ14
に入力される。画像メモリ14は、各輝度信号Yおよび
色差信号Cb、Crをそれぞれ格納するために、相互に
独立したメモリ領域に分割されており、各メモリ領域は
1画面分の記憶容量を有している。画像メモリ14に一
旦格納された輝度信号Yおよび色差信号Cb、Crは、
データ圧縮処理のため、まず画像圧縮装置20のDCT
処理回路21に入力される。なお、図1ではDCT処理
回路21が1つの処理回路として示されているが、実際
には輝度信号Yおよび色差信号Cb、Cr毎に独立した
DCT処理回路が設けられている。
【0012】画像圧縮装置20では、輝度信号Y等の画
像データは1画面に関して8×8個のブロックに分割さ
れ、ブロック単位で処理される。図2に示すように、各
画素ブロックR1は8×8個の画素データから構成され
ており、この画素データは、例えば輝度信号Yを示して
いる。
【0013】DCT処理回路21では、原画像の画素デ
ータがブロックR1毎に2次元DCT変換され、これに
より、1つのブロックについて8×8個のDCT係数R
2(画像処理データ)が求められる。DCT係数R2の
マトリクスにおいて、左隅のDCT係数データ(26
0)はDC成分を、また、それ以外のDCT係数データ
はAC成分を示している。またこのマトリクスにおい
て、右側ほど画像の水平方向の空間周波数が高い成分を
示し、下側ほど画像の垂直方向の空間周波数が高い成分
を示している。
【0014】DCT処理回路21から出力されるDCT
係数R2は、量子化処理回路22において、量子化テー
ブル(QY ,QCb,QCr)R3により量子化される。量
子化テーブルR3は輝度信号Yおよび色差信号Cb、C
r毎に設けられ、それぞれ8×8個の量子化係数により
構成されており、DCT係数R2の各成分は、対応する
量子化係数によって割算され、量子化される。すなわち
DCT係数R2の成分の数は量子化係数と同数である。
量子化DCT係数R4の各成分は、四捨五入されて整数
化されており、したがって量子化DCT係数R4におい
て、画像情報の一部は消失している。
【0015】量子化処理回路22から出力される量子化
DCT係数R4は、ハフマン符号化処理回路23に入力
され、所定のアルゴリズムによりハフマン符号化され
る。このハフマン符号化により得られた画像信号(Y',
Cb',Cr' )は、記録媒体Mに記録される。なおハフマン
符号化は従来公知であるので、その説明は省略する。
【0016】量子化DCT係数R4は、ハフマン符号化
処理回路23に入力される一方、逆量子化処理回路24
に入力されて逆量子化される。すなわち、量子化DCT
係数R4は逆量子化処理回路24において、量子化テー
ブル(QY ,QCb,QCr)R3を乗じられ、これにより
図3に示すような逆量子化DCT係数R5が得られる。
この逆量子化DCT係数R5の各成分は、量子化DCT
係数R4の生成時に画像情報の消失が発生していなけれ
ば、DCT係数R2と全く同一になるが、実際には、上
述したように画像情報の一部が消失しているため、DC
T係数R2とは完全には一致していない。本実施例では
次に述べるように、逆量子化DCT係数R5とDCT係
数R2の差すなわちDCT量子化誤差を極力小さくする
ことより、再生画像の画質の向上を図っている。
【0017】逆量子化DCT係数R5とDCT処理回路
21から出力されるDCT係数R2とは、量子化誤差計
算部25に入力され、これらの係数R5、R2の差すな
わちDCT量子化誤差R6が演算される。最適量子化係
数演算部26では、次に述べるように、DCT量子化誤
差R6を用いて最適量子化テーブルR7が演算される。
【0018】量子化テーブルR3のマトリクスをQuv
し、またi番目のブロックにおいて、DCT係数R2の
マトリクスを Siuv 、量子化DCT係数R4のマトリク
スをriuv 、逆量子化DCT係数R5のマトリクスをS'
iuv とする。DCT量子化誤差の自乗和Euvを1画面に
ついて求めると、 Euv=Σ(S'iuv − Siuv 2 =Σ(riuv ×Quv− Siuv 2 (1) となる。ただし、Σは1画面を構成する全てのブロック
についての総和を示している。
【0019】(1)式をQuvについて微分すると、 dEuv/dQuv=2Σriuv (riuv ×Quv− Siuv ) (2) となる。ここで、自乗和Euvが極小値をとるときのQuv
をQ'uvとすると、これは(2)式を0とおいて、式を変
形することにより求められる。すなわち、 Q'uv=round(Σriuv ・S iuv /Σriuv 2) (3) ただし、round は四捨五入して整数化することを意味す
る。
【0020】(3)式に従って最適量子化テーブルR7
のマトリクスの各成分が演算され、最適量子化テーブル
生成部27では、この演算結果に基づいて最適量子化テ
ーブルR7が生成される。この最適量子化テーブルR7
は、画像信号(Y',Cb',Cr')とともに、量子化テーブル
(QY',QCb',QCr' )として記録媒体Mに記録され
る。なお最適量子化テーブルR7は、図2の量子化テー
ブルR3との比較により理解されるように、丸で囲まれ
たデータが量子化テーブルR3と異なっている。
【0021】図4には、最適量子化テーブルR7を用い
た逆量子化により得られたDCT係数、すなわち最適逆
量子化DCT係数R8の例を示している。丸で囲まれた
データが逆量子化DCT係数R5とは異なっている。こ
の最適逆量子化DCT係数R8とDCT係数R2との
差、すなわち最適DCT量子化誤差R9を求めると、図
3と図4の比較により理解されるように、低周波成分に
おいて誤差がゼロに近くなっている。
【0022】したがって再生時、このような最適量子化
テーブルR7を用いて、記録媒体Mに記録されている画
像信号(Y',Cb',Cr')からDCT係数(最適逆量子化DC
T係数R8)を求めると、このDCT係数は入力された
DCT係数に極力近いデータを示し、逆DCT変換によ
り画素データを演算すると、入力画素データ(画素ブロ
ックR1の画素データ)に非常に近くなり、再生画像の
画質が向上する。
【0023】また本実施例では、画像信号を記録媒体M
に記録する際に用いられる量子化テーブルR3の各数値
(量子化係数)は変更せず、したがって入力データ(D
CT係数R2の各成分)を量子化して得られるデータの
量は従来装置と同じである。またハフマン符号化処理回
路23等による画像データの圧縮処理を再度行う必要が
ないため、画像データの処理時間が短く、作業効率が高
い。
【0024】なお、上記実施例は画像信号をJPEGア
ルゴリズムに従って圧縮する装置に本発明を適用したも
のであったが、本発明は他のデータ圧縮にも適用でき
る。すなわち本発明は画像処理装置に限定されず、例え
ば音声処理装置にも適用可能である。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、量子化後
のデータ量を増加させることなく入力データにできるだ
け近いデータを再現することができ、しかもデータ処理
に要する時間が短く、作業効率の高いデジタルデータ処
理装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるデジタルデータ処理装
置を備えたスチルビデオカメラを示すブロック図であ
る。
【図2】画素ブロック、DCT係数、量子化テーブルお
よび量子化DCT係数の例を示す図である。
【図3】逆量子化DCT係数、DCT量子化誤差および
最適量子化テーブルの例を示す図である。
【図4】最適逆量子化DCT係数および最適DCT量子
化誤差の例を示す図である。
【符号の説明】
10 撮像部 20 画像圧縮装置 M 記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 7/30 H04N 7/133 Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の量子化係数から成る量子化テーブ
    ルを用いて、入力データを量子化する手段と、量子化さ
    れたデータを前記量子化係数を用いて逆量子化する手段
    と、逆量子化されたデータが前記入力データに近づくよ
    うに第2の量子化係数を求め、この第2の量子化係数か
    ら成る第2の量子化テーブルを生成する手段とを備えた
    ことを特徴とするデジタルデータ処理装置。
  2. 【請求項2】 前記入力データが、量子化係数と同数の
    要素から成る画像処理データであることを特徴とする請
    求項1に記載のデジタルデータ処理装置。
  3. 【請求項3】 前記画像処理データが、原画像の画素デ
    ータに対して2次元離散コサイン変換して求められたD
    CT係数であることを特徴とする請求項2に記載のデジ
    タルデータ処理装置。
  4. 【請求項4】 前記量子化テーブル生成手段が、逆量子
    化されたデータと前記入力データとの誤差の自乗和が最
    小になるように前記量子化係数を補正することを特徴と
    する請求項1に記載のデジタルデータ処理装置。
JP30356093A 1993-11-09 1993-11-09 デジタルデータ処理装置 Expired - Lifetime JP3335236B2 (ja)

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US08/337,409 US5708509A (en) 1993-11-09 1994-11-08 Digital data processing device

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005982A (en) * 1996-08-29 1999-12-21 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Image compression and expansion device
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US6226445B1 (en) 1996-08-29 2001-05-01 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Image compression and expansion device
US6445870B1 (en) 1996-08-29 2002-09-03 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Image compression and expansion device

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