JPH0722393B2 - 画像デ−タの直交変換符号化方法 - Google Patents

画像デ−タの直交変換符号化方法

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JPH0722393B2
JPH0722393B2 JP61015261A JP1526186A JPH0722393B2 JP H0722393 B2 JPH0722393 B2 JP H0722393B2 JP 61015261 A JP61015261 A JP 61015261A JP 1526186 A JP1526186 A JP 1526186A JP H0722393 B2 JPH0722393 B2 JP H0722393B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明はデータ圧縮を目的とした画像データの符号化方
法、特に詳細には直交変換を利用した画像データの符号
化方法に関するものである。
(発明の技術的背景および先行技術) 例えばTV信号等、中間調画像を担持する画像信号は膨大
な情報量を有しているので、その伝送には広帯域の伝送
路が必要である。そこで従来より、このような画像信号
は冗長性が大きいことに着目し、この冗長性を抑圧する
ことによって画像データを圧縮する試みが種々なされて
いる。また最近では、例えは光ディスクや磁気ディスク
等に中間調画像を記録することが広く行なわれており、
この場合には記録媒体に効率良く画像信号を記録するこ
とを目的として画像データ圧縮が広く適用されている。
このような画像データ圧縮方法の一つとして、画像デー
タの直交変換を利用するものがよく知られている。この
方法は、ディジタルの2次元画像データを適当な標本数
ずつのブロックに分け、このブロック毎に標本値からな
る数値列を直交変換し、この変換により特定の成分にエ
ネルギーが集中するので、エネルギーの大きな成分は長
い符号を割当てて符号化し、他方低エネルギーの成分は
短い符号長で粗く符号化することにより、各ブロック当
りの符号数を低減させるものである。上記直交変換とし
ては、フーリエ(Fourier)変換、コサイン(Cosine)
変換、アダマール(Hadamard)変換、カルーネン−レー
ベ(Karhunen−Love)変換、ハール(Haar)変換等が
よく用いられるが、ここでアダマール変換を例にとって
上記方法をさらに詳しく説明する。まず第2図に示すよ
うに、ディジタルの2次元画像データを所定の1次元方
向に2個ずつ区切って上記ブロックを形成するものとす
る。このブロックにおける2つの標本値x(0)とx
(1)とを直交座標系で示すと、前述のようにそれらは
相関性が高いので、第3図に示すようにx(1)=x
(0)なる直線の近傍に多く分布することになる。そこ
でこの直交座標系を第3図図示のように45゜変換して、
新しいy(0)−y(1)座標系を定める。この座標系
においてy(0)は変換前の原画像データの低周波成分
を示すものとなり、該y(0)は、x(0)、x(1)
よりもやや大きい値 をとるが、その一方原画像データの高周波成分を示すy
(1)はy(0)軸に近い非常に狭い範囲にしか分布し
ないことになる。そこで例えば上記x(0)、x(1)
の符号化にそれぞれ7ビットの符号長を必要としていた
とすると、y(0)については7ビットあるいは8ビッ
ト程度必要となるが、その一方y(1)は例えば4ビッ
ト程度の符号長で符号化できることになり、結局1ブロ
ック当りの符号長が低減され、画像データ圧縮が実現さ
れる。
以上、2つの画像データ毎に1ブロックを構成する2次
の直交変換について説明したが、この次数を上げるにし
たがって特定の成分にエネルギーが集中する傾向が強く
なり、ビット数低減の効果を高めることができる。一般
的には、直交関数行列を用いることによって上記の変換
を行なうことができ、極限的には上記直交関数行列とし
て対象画像の個数関数を選べば、変換画像はその固有値
行列となり、行列の対角成分のみで元の画像を表現でき
ることになる。また上記の例は画像データを1次元方向
のみにまとめてブロック化しているが、このブロックは
2次元方向に亘るいくつかの画像データで構成してもよ
く、その場合には1次元直交変換の場合よりもより顕著
なビット数低減効果が得られる。
以上述べたような直交変換による画像データ圧縮方法
は、例えばTV信号の伝送等において効果を上げている
が、最近では例えば医用放射線画像等、極めて高階調の
画像を前述の光ディスク等に記録するいわゆる電子画像
ファイルが注目されており、このような分野ではさらに
効率的な画像データ圧縮が望まれている。
(発明の目的) そこで本発明は、以上述べたような直交変換の技術を利
用して、従来よりもさらに圧縮率を高めることができる
画像データの符号化方法を提供することを目的とするも
のである。
(発明の構成) 本発明の画像データの直交変換符号化方法は、前述のよ
うに2次元画像データに対して、所定標本数からなるブ
ロック毎に直交変換をかけ、この変換によって得られた
変換データをそれぞれ固有の符号長で符号化する画像デ
ータの直交変換符号化方法において、 上記のブロック内で各画像データを比較し、画像データ
が互いに全て等しいブロックに関しては、それらの画像
データに対して直交変換をかけず、それらの画像データ
をブロック当りただ1つの符号で一括的に符号化するよ
うにしたことを特徴とするものである。
(実施態様) 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明を詳細に説
明する。
第1図は本発明の画像データの直交変換符号化方法を実
施する装置を概略的に示すものである。中間調画像を示
す画像データ(原画像データ)xは、まず前処理回路10
に通され、雑音除去のための平滑化等データ圧縮効率を
上げるための前処理を受ける。この前処理を受けた画像
データxはブロック分割部11に送られ、所定標本数から
なるブロック(通常はM×N画素毎の2次元ブロック)
に分けられる。このブロック分けされた各画像データx
は、1ブロック単位でブロックバッファメモリ13に蓄積
される。そしてこの画像データxは、制御回路12によっ
てブロックバッファメモリ13から読み出されて直交変換
回路16に送られ、前述のような直交変換を受ける。なお
この直交変換としては、例えば前述のアダマール変換が
用いられる。このアダマール変換は、その変換マトリク
スが+1と−1のみからなるので、他の直交変換に比べ
ればより簡単な変換回路によって実行されうる。また周
知の通り2次元直交変換は1次元直交変換に縮退するこ
とができる。つまり上記2次元ブロックB内のM×N画
素に関する画像データに対して縦方向に1次元直交変換
をかけ、さらに、得られたM×Nの変換データに対して
横方向に1次元直交変換をかけることによって2次元直
交変換が行なわれる。なお、縦方向、横方向の変換の順
序は逆であってもよい。
それとともにブロックバッファメモリ13に蓄積された画
像データxのうち、例えばブロック隅部の1つの画素に
関する画素データx1、1画素バッファメモリ14に記憶さ
れる。この画像データx1は、ブロックバッファメモリ13
から順次読み出されるその他の画像データx2,x3,x4……
と、比較器15において順次比較される。それと併行し
て、前述のように直交変換回路16において直交変換がな
されているがこの画像データx1とその他の画像データx
すべてとの比較は直交変換よりも早く終了する。画像デ
ータx1がその他の画像データxすべてに対して同じ値を
とったときは、制御回路12に入力される比較器15の出力
はずっとL(Low)レベルのままである。このような場
合制御回路12は、直交変換回路16の直交変換動作を停止
させるとともに、スイッチ17を、後述する符号化回路18
と1画素バッファメモリ14とを接続する状態に設定す
る。そして制御回路12はこのスイッチ17を介して、上記
1画素バッファメモリ14に記憶されていた画像データx1
を符号化回路18に送らせる。上記のようにこの画像デー
タx1はその他の画像データx2,x3,x4……すべてと等し
く、したがって1つのブロックBの画像データをすべて
代表している。符号化回路18はこのようにして入力され
た画像データx1を、その画像データx1含むブロックBの
代表値として、ブロック番号およびデータ一律を示すフ
ラグとともに、所定長の符号からなるデータf(x)に
符号化する。なお第4図は画像の一例として、人体の放
射線画像を示すものであり、この場合図示のように背景
部(放射線直接入射領域)に設定されたブロックBにお
いて、上記のようにすべての画像データxが等しくなる
ことが起こりうる。
一方画像データx1以外のある画像データxが、画像デー
タx1に対して差を有することが比較器15において検出さ
れた場合、比較器15は制御回路12にH(High)レベルの
出力を送る。制御回路12はこのような出力を受けた場合
には、前記スイッチ17を、直交変換回路16と符号化回路
18とを接続する状態に設定し、また直交変換回路16にお
ける直交変換動作を停止させない。したがって、ブロッ
クBに関する2次元直交変換が最後まで実行され、この
ブロックB内のすべての画像データxについての変換デ
ータyが、符号化回路18に送られる。
こうして得られた変換データyは、符号化回路18に送ら
れて符号化されるが、前述の通りこの変換データyは特
定成分(低周波成分)にエネルギーが集中しているか
ら、このエネルギーが高い低周波成分には比較的長い符
号長を与え、一方エネルギーが低い高周波成分には比較
的短い符号長を与える(あるいは画像再生装置の分解能
等を考慮して切り捨てる)ことにより、ブロックB当り
の必要なビット数が低減され、画像データ圧縮が達成さ
れる。このような直交変換自体は従来のものと変わり無
いが、前述のように画像データxが全て等しいブロック
Bに関してはただ1つの画像データx1を符号化するよう
にしているので、すべてのブロックBについて直交変換
を行なって変換データを符号化する場合に比べ、より高
い画像データ圧縮効果が得られる。
上記のようにして符号化された画像データf(y)と画
像データf(x)は、記録再生装置19において例えば光
ディスクや磁気ディスク等の記録媒体(画像ファイル)
に記録される。上述の通りこの画像データf(y),f
(x)は原画像データxに対して大幅な圧縮がなされて
いるから、光ディスク等の記録媒体には、大量の画像が
記録されうるようになる。画像再生に際して画像データ
f(y)およびf(x)は記録媒体から読み出され、復
号回路20においてそれぞれ前記変換データyおよびx1
復号される。変換データyは逆変換回路21に送られて、
前記2次元直交変換との逆変換を受け、それにより画像
データx0が復元される。ブロック番号およびデータ一律
を示すフラグが組み合わされている画像データx1上記逆
変換回路21をバイパスさせ、信号合成回路22において、
画像データx1を含むブロックB内のすべての画素に振り
当てられて上記画像データx0と合成される。こうして得
られた原画像データxは画像再生装置23に送られ、該デ
ータが担持する画像が再生される。
なお直交変換回路16における直交変換は、各ブロックB
についてすべて行ない、比較器15における比較結果に基
づいて、その変換データyを符号化回路18に送るか、あ
るいは1画素バッファメモリ14からの画像データx1符号
化回路18に送るかを決定するようにしてもよいが、上記
のようにブロックB内の全画像データxがすべて等しい
と分かった時点で直交変換動作を停止させれば、画像デ
ータ変換に要する時間が短縮できて好ましい。また、処
理されるブロックの順番が予め決められている場合に
は、画像データとして前述のブロック番号は必ずしも必
要ではない。
(発明の効果) 以上詳細に説明した通り本発明の画像データの直交変換
符号化方法によれば、従来の直交変換による画像データ
圧縮方法に比べてより一層のデータ圧縮が達成されるの
で、特に高階調の医用画像等を記録する場合には記録媒
体に記録できる画像量が大幅に高められ、また画像の伝
送に適用された場合には、データ伝送路の大幅な縮小や
伝送時間短縮の効果が得られる。
また、直交変換処理は多大な計算量を必要とするもので
あるが、本発明においてはいくつかのブロックについて
この直交変換が省略されるから、直交変換符号化の処理
速度が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様方法を実施する装置の概略
構成を示すブロック図、 第2図および第3図は本発明に係る直交変換を説明する
説明図、 第4図は本発明に係る画像データのブロック分割の例を
示す説明図である。 11……ブロック分割部、16……直交変換回路 17……スイッチ、18……符号化回路 B……ブロック、x……原画像データ x1……ブロック一括画像データ y……変換データ f(x),f(y)……符号化された画像データ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2次元画像データに対して、所定標本数か
    らなるブロック毎に直交変換をかけ、この変換によって
    得られた変換データをそれぞれ固有の符号長で符号化す
    る画像データの直交変換符号化方法において、 前記ブロック内で各画像データを比較し、画像データが
    互いに全て等しいブロックに関しては、それらの画像デ
    ータに対して直交変換をかけず、それらの画像データを
    ブロック当りただ1つの符号で一括的に符号化すること
    を特徴とする画像データの直交変換符号化方法。
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