JPH07184056A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH07184056A
JPH07184056A JP32362693A JP32362693A JPH07184056A JP H07184056 A JPH07184056 A JP H07184056A JP 32362693 A JP32362693 A JP 32362693A JP 32362693 A JP32362693 A JP 32362693A JP H07184056 A JPH07184056 A JP H07184056A
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JP
Japan
Prior art keywords
processing unit
image
image data
quantization table
dct
Prior art date
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Application number
JP32362693A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Sato
博之 佐藤
Mizuho Yanagi
瑞穂 柳
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、常に高画質を得ることができ、絵柄
毎に最適な量子化テーブルを効率良く決定できる画像読
み取り装置を提供することを目的とする。 【構成】プリスキャンにより原稿の画像データを読み取
り、前記画像データに基づき量子化テーブルを作成する
テーブル算出部と、本スキャンにより原稿の画像データ
を読み取り、前記量子化テーブルに基づき前記画像デー
タを圧縮処理する処理部とを備えた画像読み取り装置に
おいて、前記テーブル算出部は、(a) 前記プリスキャン
により得られた前記画像データを間引く第一処理部と、
(b) 前記第一処理部からの画像データを、1つのブロッ
クがn×m画素からなる複数のブロックに分割する第二
処理部と、(c) 前記第二処理部からの画像データを統計
処理し、その処理済データに基づき前記量子化テーブル
作成のためのビット配分を決める第三処理部と、(d) 前
記第三処理部による最適ビット配分に基づき量子化テー
ブルを求める算出部とから構成されることを特徴とする
画像読み取り装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像データを圧縮する
際の最適量子化テーブルの算出部を備えた画像符号化装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】写真電送機の分野において、従来の非圧
縮画像電送からJPEG方式 (自然画像の国際標準符号化方
式) による静止画像符号化方式を用いたデジタル画像圧
縮伝送が行われている。写真電送機は、NTSC相当の画像
からHDTVを越える約10M バイトまでの広範囲の画像を取
り扱う。これらの画像に対して圧縮を行う事により伝送
時間の短縮が計れることは自明であるが、圧縮を行って
も画質優先であり、画質をある程度犠牲にしてまで伝送
時間の短縮を行うことは行われていなかった。
【0003】写真電送機に使用されるJPEG方式には、二
次元離散コサイン変換(DCT)を用いた画像圧縮方式
としてベースラインシステムと、エクステンデッドシス
テムとがある。図6は、1パス符号化の処理手順を示
し、JPEG方式のうちのベースラインシステムを用いた図
である。ブロッキング部2は、圧縮する画像を、横8画
素×縦8画素の計64画素ずつのブロックに分割し、D
CT処理部3でブロック毎にDCT係数の算出を行う。
DCT処理部3は、変換結果である64個のDCT係数
を量子化部7に伝達する。量子化処理部7は、64個の
DCT係数を量子化テーブルの64個の定数に基づき除
算し、量子化する。処理部8,9では、量子化されたD
CT係数のDC成分と、その近くのブロックのDCT係
数のDC成分との差を取り、その差を表すために必要な
ビット数をハフマン符号化する。また処理部8,9で
は、図5に示すようにDCT係数のAC成分がジグザグ
スキャンにより一次元のデータ列に並び代えられ、この
データ列の中で値がゼロでない係数の大きさを表すため
に必要なビット数と、そのデータに続く係数ゼロの連続
する個数を表すビット数とにより、二次元ハフマン符号
化する。
【0004】このJPEG画像圧縮方式の量子化テーブルの
値は、データの圧縮率や圧縮データを再生した時の画質
に大きな影響を与える。このため、量子化テーブルの値
を制御して、再生時の画質やデータの圧縮率を制御する
ことが行われている。また、様々な画像に対して同じ量
子化テーブルを用いた場合には、絵柄によって圧縮率が
上がらなかったり、圧縮率は同じでも再生時の画質が悪
い場合がある。このために2パス符号化方式を用いて、
画像毎に、その画像に適した量子化テーブルを算出し、
この量子化テーブルを用いて圧縮を行う。
【0005】図7は2パス符号化の処理手順である。こ
の処理は、第一パスにおいて画像の統計的性質から最適
量子化テーブルを求め、第二パスにおいてその量子化テ
ーブルを用いてJPEG画像圧縮方式により圧縮を行う。
尚、図6と同一の機能を有するものには同一符号を付し
てある。第一パス処理では、プリスキャンを行い、予め
処理する画像の最適量子化テーブルを求める。まず、ブ
ロッキング部2は、イメージセンサから得られた画像デ
ータを、横8画素×縦8画素の計64画素ずつのブロッ
クに分割し、DCT処理部3でブロック毎にDCT係数
の算出を行う。そして、統計処理部4は、全てのブロッ
クに対して、8×8マトリックスの同じ位置のDCT係
数の分散を求める。ビット配分処理部5は、その分散の
値と後述の(2)式から8×8マトリックスの64個の成
分に対して最適ビット配分を求める。スケーリング処理
部6は、最適ビット配分に対してスケーリング処理を行
う。そして、その最適ビット配分から最適量子化テーブ
ルを算出する。
【0006】第二パス処理では、本スキャンを行い、第
一パス処理で求められた最適量子化テーブルに基づき画
像圧縮処理を行う。第二パス処理の量子化処理部7及び
処理部8,9(前述と同様の処理)は、第一パス処理で
求めた最適量子化テーブルを用いて、最初に説明したJP
EG方式のうちのベースラインシステムか、またはDCT
処理を用いたJPEG方式のうちのプログレッシブシステム
によって画像圧縮処理を行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
図6に示すJPEG方式による1パス符号化での画像圧縮処
理は、絵柄により画質が大きく異なり、常に一定以上の
画質を求める事は困難である。更に、写真電送機では、
電送した画像がそのまま最終原稿に使用されるものもあ
れば、一度符号化を行い、さまざまな画像処理を施さ
れ、再符号化する画像もある。また、レイアウト変更に
より任意の角度への回転処理を行うことから、各DCT
係数に対応する量子化雑音を均等化する必要があった。
【0008】また、図7に示す2パス符号化での画像圧
縮処理を行えば、絵柄に適した量子化テーブルを用い
て、画像に最適な圧縮を行うことができるが、2パス符
号化では最適量子化テーブルを求めるために、図7のD
CT係数、分散の算出、最適ビット配分の算出、及び最
適量子化テーブルの算出等の処理を行う必要があり、最
初に説明した1パス符号化に比べて処理時間が長いと言
う問題点があった。
【0009】本発明は、上記問題点を解決し、常に高画
質を得ることができ、絵柄毎に最適な量子化テーブルを
効率良く決定できる画像符号化装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】プリスキャンにより原稿
の画像データを読み取り、前記画像データに基づき量子
化テーブルを作成するテーブル算出部と、本スキャンに
より原稿の画像データを読み取り、前記量子化テーブル
に基づき前記画像データを圧縮処理する処理部とを備え
た画像符号化装置において、前記テーブル算出部は、
(a) 前記プリスキャンにより得られた前記画像データを
間引く第一処理部と、(b) 前記第一処理部からの画像デ
ータを、1つのブロックがn×m画素からなる複数のブ
ロックに分割する第二処理部と、(c) 前記第二処理部か
らの画像データを統計処理し、その処理済データに基づ
き前記量子化テーブル作成のためのビット配分を決める
第三処理部と、(d) 前記第三処理部による最適ビット配
分に基づき量子化テーブルを求める算出部とから構成さ
れることを特徴とする画像符号化装置。
【0011】
【作用】本発明では、2パス符号化方式の第一パス処理
において入力画像に対して間引き処理を施すことによっ
て、最適量子化テーブルを求める際のDCT係数、分散
の算出、ビット配分の算出における計算量を削減したの
で、最適量子化テーブルを求めるために要する時間を短
縮することができる。これにより、2パス符号化方式の
処理スピードの向上が計れる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図5に基づき説明す
る。尚、図6,7と同一機能を有するものには同一符号
を付してある。実施例の写真電送機(画像符号化装置)
では、2パス符号化方式のプリスキャンに要する処理時
間が問題となるため、プリスキャンの参照画像を水平垂
直方向ともに1/2の縮小画像を用いて最適ビット配分
処理に要する計算量の削減を図った。また、ハフマン符
号化テーブル(図2の9a)は、画質に影響を与えない
事、厳密な符号量制御が必要ない事、また高速化処理の
実現から固定している。
【0013】また、実施例の写真電送機では、常に高画
質を得るために絵柄毎に最適な量子化テーブルを求める
2パス符号化を用い、最適ビット配分を求める方法とし
て、符号化に必要な情報量が最小となるようなレート・
歪み関数を用いて最適量子化テーブルを求めるようにし
たものである。図1は、JPEG方式の全体構成図を示すも
のである。まず、写真電送機はプリスキャン(第一パス
処理)を行い、イメージセンサ10によりフィルム11
を面順次でスキャンし、RGB(三色)の画像データを
読み込む。このRGBの画像データは、AD変換器12
でデジタルデータに変換され、各8ビットのRGB入力
画像データ13となる。この入力画像データ13(各8
ビット)は、RGB-YCbCr色変換処理部14に入力し、色
変換が行われる。また、JPEG符号化方式のベースライン
か、プログレッシブに応じて色成分CbCrのサブサンプリ
ング処理を行う。
【0014】最適ビット配分処理部5は、色変換処理部
14により色変換を行った画像を用いて、最適ビット配
分を決定する。そして、最適量子化テーブル部16で
は、最適ビット配分処理部5で決定された最適ビット配
分に基づき決められた、本スキャンで用いる最適量子化
テーブルを記憶している。本スキャン(第二パス処理)
では、最適量子化テーブルを用いてJPEG符号化処理を行
う。
【0015】次に、図2〜図5に基づき縮小画像からの
最適ビット配分方法について詳しく説明する。図1にお
いて、写真電送機は、プリスキャンにより、イメージセ
ンサ10から画像データ13を得る。図3の間引き処理
部1及びブロッキング処理部2は、得られた画像データ
13を図2に示すように水平垂直方向ともに1画素おき
にサンプリング即ち、図4のように間引き処理し、縮小
画像21を得て、その縮小画像21をn×m画素例えば
8×8画素のp×qのブロックに分割する。
【0016】図2においてDCT処理部3は、この間引
き処理により得られたn×m画素の画像データを入力
し、各ブロック毎にDCT係数を下記の式(3)に基づき
求める。
【0017】
【数3】
【0018】DCT係数のF(0,0)はそのブロック
のDC成分であり、F(0,0)以外の係数がAC成分
である。このDC成分はDC処理部25に入力される。
また、AC成分はAC処理部15に入力される。このA
C処理部15は、統計処理部4とビット配分処理部5と
スケーリング処理部6とスケール係数部6aとから構成
されている。
【0019】統計処理部4は、DCT係数F(u,v)
に基づき、直流成分を除いたDCT係数F(u,v)の
分散σ2 uvすなわち平均電力を求める。ビット配分処理
部5は、分散σ2 uvに基づきその値に比例した最適ビッ
ト配分buvを下記の式(4)にて求める。
【0020】
【数4】
【0021】Dは許容歪みパラメータである。このパラ
メータに対して、1MCU(Minimum Coded Unit) 内の
比率に応じて重み付けを成分毎に行っている。また、式
(2)はブロック内の画素値の分布がガウス分布に従う場
合に有効である。しかし、参照画像の生成時の間引き処
理の影響によりガウス分布から外れることがあるが、ス
ケーリング処理部6は、上記影響を軽減するため、求め
た最適ビット配分buvに対してスケール係数部6aのス
ケーリング係数に基づきスケーリング処理(各ビット配
分buvに対してスケーリング係数を掛ける)を行う。
尚、このスケーリング係数部6aには、操作者の所望す
る画像圧縮率に応じて、実験的に求められたものがスケ
ーリング係数としてテーブル化され記憶されている。
量子化テーブル部16では、スケーリング処理された最
適ビット配分の情報及びDC処理部25のビット配分の
情報に基づき決定された、本スキャンで用いてる最適量
子化テーブルを記憶している。尚、DC成分のビット配
分は、ブロック歪みによる画質劣化を防ぐために各成分
を7ビットに固定している。
【0022】次に、図2及び図3において写真電送機
は、本スキャン(第二パス処理)により、イメージセン
サ10からの画像データ13を量子化テーブル部16の
データに基づき画像圧縮し、画像圧縮データ18を得
る。この際に、第二パス処理では、第一パス処理のよう
な間引き処理は行わず、処理部2,3において入力画像
をそのままn×m画素からなる複数のブッロクに分割
し、ブロック毎にDTC係数を求める。この処理は、第
一パス処理と同じである。
【0023】量子化処理部7は、求められたDCT係数
を、第一パス処理で求めた最適量子化テーブルのデータ
で除算し、量子化する。処理部8,9は、量子化された
DCT係数のDC成分と、その前のブロックのDCT係
数のDC成分との差を取り、その値を表すのに必要なビ
ット数をハフマン符号化する。一方、処理部8,9は、
DCT係数のAC成分に対しては、図5のようにジクザ
グスキャンを行い、一次元データ列に並び代え、ゼロで
ないデータの値を表すのに必要なビット数と、そのデー
タに続くDCT係数ゼロの連続する個数を表すのに必要
なビット数とに基づき2次元ハフマン符号化を行う。
【0024】表1は、本実施例の2パス符号化方式に基
づき、高精細画像カラーディジタル標準画像(SCI
D)を画像処理した実験結果である。尚、SCIDは、
財団法人 日本規格協会発行のStandard Color Image D
ata の規格を示す。但し、予めYMCKからRGB画像
に変換し、さらに水平垂直方向を1/2に間引きした画
像を用いている。
【0025】
【表1】
【0026】YMCKからRGB画像への色変換は、S
CID取扱説明書に記載している計算式で色変換処理を
行った。また、複号画像のSNR(dB) を式(5)で定義
した。
【0027】
【数5】
【0028】実施例の2パス符号化方式に従って画像処
理を行えば、表1から分かるように各種の絵柄(F1〜
F6)においても所望の結果すなわち、SN比がある一
定値(32db)以上を越えて常に満足する画像が得ら
れることが確認できた。
【0029】
【発明の効果】本願発明によれば、画像圧縮の2パス方
式において、第一パス処理で最適量子化テーブルを求め
る際に、入力画像に対して間引き処理を施し、画像デー
タ量を削減する事により、第二パス処理において使用さ
れる最適量子化テーブルを求める為の計算量を削減し、
且つ算出時間を短縮できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施例の画像符号化装置の構
成図である。
【図2】図2は、図1の画像符号化装置の処理手順を示
した説明図である。
【図3】図3は、図2の処理手順を整理した図である。
【図4】図4は、図1の装置の間引き処理を説明した説
明図である。
【図5】図5は、図1の装置のジグザグスキャンを説明
した説明図である。
【図6】図6は、従来の画像符号化装置の処理手順を説
明した説明図である。
【図7】図7は、従来の画像符号化装置の処理手順を説
明した説明図である。
【符号の簡単な説明】
1… 間引き処理部 3… DCT処理部 4… 統計処理部 5… ビット配分処理部 10…イメージセンサ 11…フィルム

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プリスキャンにより原稿の画像データを読
    み取り、前記画像データに基づき量子化テーブルを作成
    するテーブル算出部と、 本スキャンにより原稿の画像データを読み取り、前記量
    子化テーブルに基づき前記画像データを圧縮処理する処
    理部とを備えた画像符号化装置において、 前記テーブル算出部は、(a) 前記プリスキャンにより得
    られた前記画像データを間引く第一処理部と、(b) 前記
    第一処理部からの画像データを、1つのブロックがn×
    m画素からなる複数のブロックに分割する第二処理部
    と、(c) 前記第二処理部からの画像データを統計処理
    し、その処理済データに基づき前記量子化テーブル作成
    のためのビット配分を決める第三処理部と、(d) 前記第
    三処理部による最適ビット配分に基づき量子化テーブル
    を求める算出部とから構成されることを特徴とする画像
    符号化装置。
  2. 【請求項2】請求項1の画像符号化装置において、 前記第三処理部は、前記第二処理部からの画像データを
    DCT変換を行うDCT処理部と、前記DCT処理部で
    求められたDCT係数の分散を求める統計処理部と、前
    記統計処理部で求められた分散に比例したビット配分を
    決めるビット配分処理部とから構成されることを特徴と
    する画像符号化装置。
  3. 【請求項3】請求項1の画像符号化装置において、 前記第一処理部は、前記プリスキャンで得られた前記画
    像データを水平垂直方向ともに1/2の縮小画像データ
    となるように間引き処理を行うことを特徴とする画像符
    号化装置。
  4. 【請求項4】プリスキャンにより原稿の画像データを読
    み取り、前記画像データに基づき量子化テーブルを作成
    するテーブル算出部と、 本スキャンにより原稿の画像データを読み取り、前記量
    子化テーブルに基づき前記画像データを圧縮処理する処
    理部とを備えた画像符号化装置において、 前記テーブル算出部は、(a) 前記プリスキャンにより得
    られた前記画像データから水平垂直方向に1/2の画像
    データを得るように間引く第一処理部と、(b) 前記第一
    処理部からの画像データを、1つのブロックがn×m画
    素からなる複数のブロックに分割する第二処理部と、
    (c) 前記第二処理部からの画像データを所定の演算式に
    基づきDCT変換を行うDCT処理部と、(d) 前記DC
    T処理部で求められたDCT係数の分散を求める統計処
    理部と、(e) 前記統計処理部で求められた分散に比例し
    たビット配分を決めるビット配分処理部と、(f) 前記第
    三処理部による最適ビット配分に基づきスケーリング処
    理を行い、量子化テーブルを求める算出部と、(g) 前記
    算出部で求められた量子化テーブルを格納する格納部と
    から構成されることを特徴とする画像符号化装置。
  5. 【請求項5】請求項4の画像符号化装置において、前記
    DCT処理部は下記の式(1)に基づきDCT変換を行
    い、 【数1】 また、前記ビット配分処理部は下記の式(2)に基づき最
    適ビット配分を決定する 【数2】 ことを特徴とする画像符号化装置。
JP32362693A 1993-12-22 1993-12-22 画像符号化装置 Pending JPH07184056A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012517751A (ja) * 2009-02-13 2012-08-02 リサーチ イン モーション リミテッド 画像処理における均衡ピクセル領域ひずみ分布を有する適合量子化

Cited By (3)

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