JPH07240921A - 画像データの圧縮および伸張 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多くの誤差を生じさせないディジタル画像デ
ータの圧縮および伸張装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 ディジタル画像データを空間的低周波数成分
と空間的高周波数成分とに分離する周波数分離手段
（２）と、周波数分離手段にて分離される低周波数成分
の画像データを離散コサイン変換する低周波数成分圧縮
手段（３）と、周波数分離手段にて分離される高周波数
成分の画像データを空間的周波数に依存しない符号化を
行う高周波数成分圧縮手段（４）とを有する。また、低
周波数成分圧縮データを離散コサイン変換する低周波数
成分伸張手段（７）と、高周波数成分圧縮データを空間
的周波数に依存しない復号化を行う高周波数成分伸張手
段（８）と、低周波数成分伸張手段にて伸張されるデー
タと高周波数成分伸張手段にて伸張されるデータとの加
算を行い伸張画像データを生成する伸張画像データ生成
手段（９）とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像処理に
関し、特にディジタル画像データの圧縮および伸張に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル画像は、２次元に配列された
画素の集まりである。各画素の情報を表す画素データは
ディジタルデータであり、画素データの集まりが画像デ
ータである。

【０００３】画像データの圧縮を行えば、ディジタル画
像のデータ量を減らすことができる。データの圧縮方法
には、可逆符号化と不可逆符号化がある。可逆符号化
は、符号化したデータを復号化すると、符号化前のデー
タに戻すことができる符号化方式である。不可逆符号化
は、符号化したデータを復号化すると多少の誤差を含ん
だデータに戻され、符号化する前のデータに完全に戻す
ことができるとは限らない符号化方式である。

【０００４】ディジタル画像データの標準的な圧縮およ
び伸張方式として、ＪＰＥＧ（ｊｏｉｎｔ ｐｈｏｔｏ
ｇｒａｐｈｉｃ ｅｘｐｅｒｔ ｇｒｏｕｐ）方式が知
られている。ＪＰＥＧ方式には、ＤＣＴを基本とした不
可逆圧縮方式とＤＰＣＭ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ
ＰＣＭ）を行う可逆圧縮方式とがある。以下、特に断ら
ない限りＤＣＴを基本とした不可逆圧縮方式をＪＰＥＧ
という。

【０００５】図１０は、ＪＰＥＧデータ圧縮とＪＰＥＧ
データ伸張の処理手順を示す。図１０（Ａ）は、ＪＰＥ
Ｇデータ圧縮の処理を示すブロック図である。原画像デ
ータＳ５０は、データ圧縮の対象となる２次元画像を表
す画像データであり、空間領域で表される。ＤＣＴ演算
処理回路５１は、原画像データＳ５０を例えば８×８画
素のブロックに分割し、各ブロックに対してＤＣＴ演算
を行い、ＤＣＴ係数Ｓ５１を生成する。ＤＣＴ演算は、
空間領域から周波数領域の成分への変換を行う。ＤＣＴ
係数Ｓ５１は、周波数領域で表される情報（空間周波数
成分）である。

【０００６】ＤＣＴ係数Ｓ５１は、量子化演算処理回路
５２において量子化演算され、量子化データＳ５２が生
成される。ＤＣＴ係数Ｓ５１は、周波数成分によって変
化する量子化係数で除算され、低い周波数成分のＤＣＴ
係数ほど細かく、高い周波数成分ほど粗く量子化が行わ
れる。

【０００７】量子化データＳ５２は、符号化演算処理回
路５３においてハフマン符号化され、圧縮画像データＳ
５３が生成される。生成された圧縮画像データＳ５３
は、メモリ等に記憶保持される。

【０００８】図１０（Ｂ）は、ＪＰＥＧデータ伸張の処
理を示すブロック図である。ＪＰＥＧデータ伸張は、Ｊ
ＰＥＧ圧縮により生成された圧縮画像データＳ５３の伸
張を行う。

【０００９】圧縮画像データＳ５３は、復号化演算処理
回路５４においてハフマン復号化され、量子化データＳ
５４が生成される。ハフマン符号化は可逆符号化である
ので、復号化された量子化データＳ５４は符号化前の量
子化データＳ５２と同じである。

【００１０】量子化データＳ５４は、逆量子化演算処理
回路５５において逆量子化演算され、ＤＣＴ係数Ｓ５５
が生成される。ＤＣＴ係数Ｓ５５は、量子化前のＤＣＴ
係数Ｓ５１に対して、量子化演算処理回路５２にて生じ
る量子化誤差を含んだ係数である。

【００１１】ＤＣＴ係数Ｓ５５は、ＤＣＴ演算処理回路
５６において逆方向のＤＣＴ演算が行われ、空間領域の
画像データＳ５６が復元される。復元される画像データ
Ｓ５６は、原画像データＳ５０に対してＤＣＴ誤差と量
子化誤差を含んでいる。

【００１２】図１１は、原画像データをＪＰＥＧ圧縮し
た後にＪＰＥＧ伸張した際に含まれる誤差を示す。図１
１（Ａ）は、原画像を構成する各画素のレベルを示す。
横軸は、水平方向の画素位置を示し、縦軸は各画素のレ
ベルを示す。原画像は、輪郭を含む画像であり、左端の
画素から中央の画素までは一定の低い画素レベルを示
し、中央の画素から右端の画素までは一定の高い画素レ
ベルを示す。画素レベルは、例えば２５６のレベルで表
され、画像中の輪郭は２つの異なるレベルの差で表され
る。

【００１３】図１１（Ｂ）は、原画像データをＪＰＥＧ
圧縮して圧縮画像データを生成した後に生成した圧縮画
像データをＪＰＥＧ伸張した復元画像データである。Ｊ
ＰＥＧ圧縮により生成される圧縮画像データは、ＤＣＴ
誤差と量子化誤差を含む。この時、人間の視覚特性は空
間周波数が高いほど検知能力が低いことから、空間周波
数成分が高い部分ほど粗めに量子化を行い、情報量を節
約するのが一般的である。よって、特に量子化誤差につ
いては、空間周波数成分が高い部分に生じやすく、図１
１（Ａ）の原画像に示す輪郭部分に生じる。画像の輪郭
部分は、空間的に画素レベルが変動する部分である。

【００１４】復元画像は、原画像に対して輪郭部周辺に
誤差を含んだ画像となる。原画像は、輪郭部が高い画素
レベルと低い画素レベルの２値からなり、くっきりとし
た輪郭が表現されるのに対し、復元画像は低い画素レベ
ルから高い画素レベルへとなだらかに変化し、輪郭部が
空間的に広がりを持ちぼけを生じる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ディジタル画像データ
に対しＪＰＥＧ方式による不可逆圧縮を行うと、量子化
処理により生じる量子化誤差等が原因で、一般に画像の
空間的高周波成分に誤差が多く生じ、圧縮画像データを
伸張した際に高周波成分の誤差が目立つ。

【００１６】本発明の目的は、多くの誤差を生じさせな
いディジタル画像データの圧縮および伸張装置を提供す
ることである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像データ圧縮
装置は、ディジタル画像データを空間的低周波数成分と
空間的高周波数成分とに分離する周波数分離手段と、周
波数分離手段にて分離される低周波数成分の画像データ
を離散コサイン変換する低周波数成分圧縮手段と、周波
数分離手段にて分離される高周波数成分の画像データを
空間的周波数に依存しない符号化を行う高周波数成分圧
縮手段とを有する。

【００１８】また、本発明の画像データ伸張装置は、デ
ィジタル画像データを空間的低周波数成分と空間的高周
波数成分に分離してデータ圧縮が行われた低周波数成分
圧縮データと高周波数成分圧縮データを伸張する画像デ
ータ伸張装置であって、低周波数成分圧縮データを離散
コサイン変換する低周波数成分伸張手段と、高周波数成
分圧縮データを空間的周波数に依存しない復号化を行う
高周波数成分伸張手段と、低周波数成分伸張手段にて伸
張されるデータと高周波数成分伸張手段にて伸張される
データとの加算を行い伸張画像データを生成する伸張画
像データ生成手段とを有する。

【００１９】

【作用】ディジタル画像データを空間的低周波数成分と
空間的高周波数成分とに分離して、空間的低周波数成分
については離散コサイン変換を行うことにより、低い周
波数成分の画像データを効率よくデータ圧縮することが
できる。空間的高周波数成分については空間的周波数に
依存しない符号化を行うことにより、符号化による誤差
を空間的に伝播させない。

【００２０】また、空間的低周波数成分と空間的高周波
数成分とを別々にデータ伸張することにより誤差の少な
い伸張画像データを生成することができる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の実施例によるディジタル画
像データの圧縮装置および伸張装置を示す。原画像デー
タ１は、圧縮装置１１においてデータ圧縮され、圧縮画
像データ５および圧縮画像データ６に変換される。圧縮
された圧縮画像データ５および圧縮画像データ６は、伸
張装置１２においてデータ伸張され、復元画像データ１
０が生成される。

【００２２】圧縮装置１１には、原画像データ１が入力
される。原画像データ１は、周波数分離フィルタ２にお
いて空間的に低い周波数成分の画像データＳ１と高い周
波数成分の画像データＳ２に分離される。

【００２３】低周波成分画像データＳ１は、空間的周期
性（空間的周波数）を利用した圧縮回路３においてデー
タ圧縮され、圧縮画像データ５が生成される。圧縮回路
３は、例えばＤＣＴ等により不可逆方式のデータ圧縮を
行う。ＤＣＴは、２次元の画像データに対して縦方向お
よび横方向のそれぞれ独立に空間的周期性を持つ画像パ
ターンの成分に分解し、ＤＣＴ係数を生成するので、空
間的周波数に依存したデータ圧縮となる。

【００２４】高周波成分画像データＳ２は、空間的周期
性を考慮しない圧縮回路４において典型的には画像を構
成する画素単位でデータ圧縮され、圧縮画像データ６が
生成される。各画素に対して独立のデータ圧縮を行え
ば、圧縮誤差が他の画素に及ぶのを防止することができ
る。圧縮回路４は、入力される高周波成分画像データＳ
２に対してハフマン符号化等の可逆圧縮を行う。圧縮回
路４は、可逆圧縮に限らず不可逆圧縮でもよいが、不可
逆圧縮の場合には圧縮回路３にて行う圧縮よりも誤差が
少ない圧縮方式が望ましい。

【００２５】次に圧縮画像データ５と圧縮画像データ６
の伸張を行う。伸張装置１２には、低周波成分の圧縮画
像データ５と高周波成分の圧縮画像データ６が入力され
る。圧縮画像データ５は、伸張回路７においてデータ伸
張される。伸張回路７は、圧縮回路３にて行う圧縮方式
に対応したデータ伸張を行う。例えば、逆ＤＣＴによる
データ伸張を行う。

【００２６】圧縮画像データ６は、伸張回路８において
データ伸張される。伸張回路８は、圧縮回路４にて行う
圧縮方式に対応したデータ伸張を行う。例えば、ハフマ
ン復号化によるデータ伸張を行う。

【００２７】加算回路９は、伸張回路７にて伸張された
低周波成分の画像データと伸張回路８にて伸張された高
周波成分の画像データの加算を行い、復元画像データ１
０を出力する。

【００２８】以上のように、原画像データ１は低周波成
分の画像データＳ１と高周波成分の画像データＳ２に分
離され、それぞれの成分の画像データは別々に圧縮され
る。低周波成分の画像データはＤＣＴを含む不可逆圧縮
がされ、高周波成分の画像データはハフマン符号化等の
可逆圧縮が行われる。

【００２９】図２は、輪郭を含む画像についてデータ圧
縮およびデータ伸張を行ったときの画素レベルの誤差を
示す。図２（Ａ）は、図１１に示したＪＰＥＧ方式によ
る圧縮および伸張を行った際の輪郭を含む原画像と同じ
画像データであり、画像データの左半分は一定の低い画
素レベルで表され、右半分は一定の高い画素レベルで表
される。

【００３０】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の原画像データ
中の低周波成分からなる画像データである。低周波成分
の画像データは、原画像データについて周波数分離を行
い、原画像データの空間的低周波成分のみを抽出した画
像データである。低周波画像データは、原画像の画素レ
ベルに対して平滑化処理を行い高周波成分を除去した画
像データと考えることができる。原画像データの輪郭部
の急激な画素レベルの変化は、平滑化により画素位置が
左から右に行くにつれて徐々に変化している。

【００３１】図２（Ｃ）は、図２（Ａ）の原画像データ
中の高周波成分からなる画像データである。高周波成分
の画像データは、原画像データについて周波数分離を行
い、原画像データの空間的高周波成分のみを抽出した画
像データである。高周波画像データは、原画像の輪郭を
表す画素位置において画素レベルの絶対値が最も大きく
なり、輪郭の画素位置から離れるにつれて画素レベルの
絶対値が小さくなる。

【００３２】図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）の低周波画像デ
ータをＤＣＴ等による不可逆圧縮を行って圧縮画像デー
タを生成した後に、圧縮画像データを逆ＤＣＴ等により
伸張した画像データを示す。圧縮伸張画像データは、図
２（Ｂ）の低周波画像データに対してＤＣＴ誤差等が含
まれている。ＤＣＴ等を行うと、高周波成分に多くの誤
差が生じやすいが、低周波画像データは原画像の低周波
成分のみから成り立ち高周波成分は含まれていないの
で、圧縮伸張画像データに生じる誤差は小さい。

【００３３】図２（Ｅ）は、低周波画像データと高周波
画像データを別々に圧縮および伸張した後に加算した復
元画像データである。復元画像データは、図２（Ｄ）に
示す不可逆圧縮および伸張が行われた低周波画像データ
と図２（Ｃ）に示す可逆圧縮および伸張が行われた高周
波画像データを加算することにより得られる。

【００３４】低周波圧縮伸張画像データは、低周波成分
のみの画像データに対して圧縮および伸張を行っている
ので、誤差は小さい。高周波画像データは、可逆圧縮を
行っているので誤差は生じない。したがって、低周波圧
縮伸張画像データと高周波画像データを加算した復元画
像データは、原画像データに対して誤差の少ない画像と
なる。復元画像データは、図１１（Ｂ）に示したＪＰＥ
Ｇ方式の圧縮および伸張による画像データと比べて高周
波成分の再現性がよく、輪郭がより忠実に再現される。

【００３５】図３は、２次元ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）を用いて原画像データの周波数分離を行う例を示
す。原画像データ１は、周波数分離フィルタを含む圧縮
装置１１においてデータ圧縮され、圧縮画像データ５お
よび圧縮画像データ６に変換される。圧縮された圧縮画
像データ５および圧縮画像データ６は、伸張装置１２に
おいてデータ伸張され、復元画像データ１０が生成され
る。

【００３６】原画像データ１は、圧縮装置１１の２次元
ＬＰＦ２ａに入力される。２次元ＬＰＦ２ａは、縦方向
と横方向の２次元についての低周波成分を出力する。２
次元ＬＰＦ２ａは、まず原画像データ１に対して横方向
に１：２：１のＦＩＲフィルタをかけて、その次に縦方
向に１：２：１のＦＩＲフィルタをかける。１：２：１
のフィルタとは、フィルタをかける対象画素に対して２
の重み付けを行い、対象画素の両隣に対して１の重み付
けを行い、合計３つの画素を用いて画素レベルを決定す
る。２次元ＬＰＦ２ａの演算子は、１：２：１に限られ
ないが、最低３画素を用いた演算子を用いる。２次元Ｌ
ＰＦ２ａにて生成される低周波成分の画像データＳ１
は、画像メモリ２ｂに格納される。

【００３７】画像メモリ２ｂに格納されている低周波成
分画像データＳ１は、ＪＰＥＧ圧縮回路３においてデー
タ圧縮され、圧縮画像データ５が生成される。ＪＰＥＧ
圧縮回路３は、図１０（Ａ）に示すようにＤＣＴを含む
圧縮手順により圧縮画像データ５を生成する。

【００３８】画像メモリ２ｂに格納されている低周波成
分画像データＳ１は、減算回路２ｃに供給される。減算
回路２ｃは、原画像データ１から低周波成分の画像デー
タＳ１を引いて、高周波成分の画像データＳ２を出力す
る。高周波成分画像データＳ２は、静的ハフマン圧縮回
路４において可逆圧縮方式の静的ハフマン符号化が行わ
れ、圧縮画像データ６が生成される。なお、量子化処理
を行ってから静的ハフマン符号化を行い、圧縮画像デー
タ６を生成してもよい。量子化を行えば、より高い圧縮
を行うことが可能である。

【００３９】次に圧縮画像データ５と圧縮画像データ６
の伸張を行う。伸張装置１２には、低周波成分の圧縮画
像データ５と高周波成分の圧縮画像データ６が入力され
る。圧縮画像データ５は、ＪＰＥＧ伸張回路７において
データ伸張される。ＪＰＥＧ伸張回路７は、図１０
（Ｂ）に示すように逆ＤＣＴを含む伸張手順によりデー
タ伸張を行う。

【００４０】圧縮画像データ６は、静的ハフマン伸張回
路８においてデータ伸張される。静的ハフマン伸張回路
８は、圧縮画像データ６に対して静的ハフマン復号化を
行う。

【００４１】加算回路９は、ＪＰＥＧ伸張回路７にて伸
張された低周波成分の画像データと静的ハフマン伸張回
路８にて伸張された高周波成分の画像データの加算を行
い、復元画像データ１０を出力する。

【００４２】１：２：１の２次元ＬＰＦを用いた画像デ
ータの圧縮装置と伸張装置により、原画像データの圧縮
および伸張を行ったシミュレーション結果を次に示す。
図４は、圧縮および伸張の対象となる原画像データを示
すグラフである。原画像は、水平方向に並んだ８つの画
素から構成される。８つの画素は、それぞれ画素位置が
１から８までに対応する。グラフは、横軸が画素の位置
を表し、縦軸が画素位置に対応する画素レベルを表す。
画素位置が５の画素レベルは０であり、その他の１から
４までと６から８までの画素位置の画素レベルは約２０
０である。つまり、画素レベルは、中央付近の画素位置
５の１つの画素のみが０であり、その他の７つの画素は
全て約２００である。

【００４３】図５は、図４の原画像データに対してＬＰ
Ｆをかけたシミュレーション結果の画像データを示すグ
ラフである。ＬＰＦは、原画像データに対して水平方向
に１：２：１のフィルタ処理を行い、原画像の低周波成
分の画像データを生成する。低周波成分画像データは、
画素レベルが約１２０から２２０までの間で滑らかに変
化し、画素間の画素レベルの差が小さい。生成される低
周波成分画像データはその後ＪＰＥＧ圧縮されて、圧縮
画像データに変換される。

【００４４】高周波成分画像データは、図４の原画像デ
ータから図５の低周波成分画像データを引くことにより
得られる。高周波成分画像データは静的ハフマン符号化
されて、圧縮画像データに変換される。

【００４５】図６は、低周波成分の圧縮画像データと高
周波成分の圧縮画像データを加算することにより得られ
る復元画像データのシミュレーション結果である。復元
画像データの画素５の画素レベルはほぼ０であり、その
他の７つの画素のレベルは２００付近である。復元画像
データは、原画像データの高周波成分がほとんど失われ
ておらず再現性がよい。

【００４６】図７は、図４の原画像データに対してＪＰ
ＥＧ圧縮を行い圧縮画像データを生成した後に圧縮画像
データをＪＰＥＧ伸張した復元画像データのシミュレー
ション結果である。本実施例と異なり、原画像データの
周波数分離は行っていない。復元画像データの画素５の
レベルは約５０であり、大きな誤差を含んでいる。図６
の本実施例による圧縮装置および伸張装置による復元画
像データの方が再現性がよい。

【００４７】図８は、図６に示す本実施例による復元画
像データと図７に示すＪＰＥＧ方式のみによる復元画像
データの誤差を比較したグラフである。グラフは、横軸
は画素位置を表し、縦軸は復元画像データと原画像の誤
差レベルを表す。本実施例の復元画像データの誤差レベ
ルを実線で示し、ＪＰＥＧ方式のみによる復元画像デー
タの誤差レベルを破線で示す。全体的に本実施例の復元
画像データはＪＰＥＧ方式に比べて誤差レベルが小さ
い。特に高周波数成分を含む画素５における誤差レベル
は小さい。

【００４８】上述のシミュレーションは、ＹＣｒＣｂ画
像（カラー画像）の内の輝度（Ｙ）信号で表現される画
像を原画像データとした。対象画像がカラー画像である
ときには、それぞれの信号（Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂ）について
別々に圧縮および伸張を行う。対象画像が白黒画像のと
きには、各画素についてのグレーレベルが圧縮および伸
張の対象となる。

【００４９】シミュレーションでは、７２０×４８０画
素からなるＹ信号の画像の中から水平方向に隣接する８
画素を抜き出して原画像データとした。各画素のレベル
は、１バイト（８ビット）で表現され、画像全体のデー
タ量は、７２０×４８０＝３４５６００バイトである。

【００５０】図９（Ａ）は、本実施例により原画像デー
タの低周波成分をＪＰＥＧ方式の圧縮および伸張を行っ
たシミュレーションの際に用いた量子化テーブルを示
す。図７に示したＪＰＥＧ方式のみによる復元画像デー
タも、同じ量子化テーブルを用いてシミュレーションを
行った。量子化は、８×８のブロック単位で行う。

【００５１】図９（Ａ）に示す量子化テーブル１を用い
て本実施例による圧縮を行った際、低周波成分の圧縮画
像データ量は３７２９５バイトとなり、高周波成分の圧
縮画像データ量は３６３４６バイトとなった。量子化テ
ーブル１を用いた際のデータ圧縮率は、

【００５２】

【数１】３４５６００／（３７２９５＋３６３４６）＝
４．６９倍 である。

【００５３】量子化テーブル１は、ＤＣＴにより得られ
るＤＣＴ係数の低周波成分ほど細かく量子化を行い、高
周波成分ほど粗く量子化を行うテーブルである。図７の
ＪＰＥＧのみにより圧縮を行った際の圧縮画像データ量
は、５５７５６バイトである。このデータ量は、低周波
成分と高周波成分に分離しないで全ての成分についてＪ
ＰＥＧ圧縮を行ったデータ量である。

【００５４】図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の量子化テーブ
ル１よりも細かく量子化を行う量子化テーブル２を示
す。量子化テーブル２は全て１の量子化係数よりなり、
ＤＣＴ係数の全ての周波数成分に対して細かな量子化を
行う。圧縮画像データ量は、細かな量子化を行うほど多
くなる。

【００５５】量子化テーブル２を用いた際の本実施例に
よる低周波成分の圧縮画像データ量は１３５２２４バイ
トとなり、高周波成分の圧縮画像データ量は３６３４６
バイトとなる。量子化テーブル２を用いたときのデータ
圧縮は、量子化テーブル１に比べて原画像の低周波成分
のデータ量は増えるが、誤差は少なくなる。原画像の高
周波成分は静的ハフマン符号化により圧縮を行い量子化
を行わないので、データ量は変わらない。量子化テーブ
ル２を用いた際のデータ圧縮率は、

【００５６】

【数２】３４５６００／（１３５２２４＋３６３４６）
＝２．０１倍 である。

【００５７】図９（Ｃ）は、図９（Ａ）の量子化テーブ
ル１よりも粗く量子化を行う量子化テーブル３を示す。
量子化テーブル３は、ＤＣＴ係数の低周波成分ほど細か
く量子化を行い、高周波成分ほど粗く量子化を行うテー
ブルであり、量子化テーブル１よりも全体的に粗く量子
化を行う。圧縮画像データ量は、粗く量子化を行うほど
少なくなる。

【００５８】量子化テーブル３を用いた際の本実施例に
よる低周波成分の圧縮画像データ量は１１９３７バイト
となり、高周波成分の圧縮画像データ量は３６３４６バ
イトとなる。量子化テーブル３を用いたときのデータ圧
縮は、量子化テーブル１に比べて原画像の低周波成分の
データ量は減る。量子化テーブル３を用いた際のデータ
圧縮率は、

【００５９】

【数３】３４５６００／（１１９３７＋３６３４６）＝
７．１６倍 である。

【００６０】以上のように、原画像データを低周波成分
と高周波成分とに分離し、低周波成分については空間的
周期性を利用したＤＣＴ等によりデータ圧縮を行う。低
周波成分には、高周波成分の画像データが含まれていな
いので、圧縮により発生する誤差は少ない。その上、画
像データの空間的周期性を利用して高圧縮を行うことが
可能である。

【００６１】高周波成分については空間的周波数に依存
しないデータ圧縮を行うので、圧縮により発生する誤差
は空間的に伝播することがない。ＤＣＴ等のように空間
的周波数に依存するデータ圧縮を行うと、誤差が空間的
に伝播して誤差が画像内で広がりを持ってしまう。ハフ
マン符号化等のように空間的周波数に依存しないデータ
圧縮を行えば、その誤差は画像全体に一様の確率で生じ
る。画像の一部に存在する誤差が他の空間的部分に影響
することがなく、誤差が視覚的に目立たない。特に、画
像の輪郭部分は鮮明に復元される。

【００６２】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に自
明であろう。

【００６３】

【発明の効果】ディジタル画像データを空間的低周波数
成分と空間的高周波数成分とに分離して、空間的低周波
数成分については低い周波数成分に適した離散コサイン
変換によりデータ圧縮を行い、空間的高周波数成分につ
いては空間的周波数に依存しない符号化を行うことによ
り、空間的高周波数成分の多い画像の輪郭部等の情報を
ほとんど落とさずに、画像の圧縮データを生成すること
ができる。

【００６４】また、空間的低周波数成分と空間的高周波
数成分とを別々にデータ伸張することにより誤差の少な
い伸張画像データを生成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるディジタル画像データの
圧縮装置と伸張装置を示すブロック図である。

【図２】輪郭を含む画像についてデータ圧縮およびデー
タ伸張を行ったときの画素レベルの誤差を示す。図２
（Ａ）は輪郭を含む原画像データを示すグラフであり、
図２（Ｂ）は図２（Ａ）の原画像の低周波成分からなる
画像データを示すグラフであり、図２（Ｃ）は図２
（Ａ）の原画像の高周波成分からなる画像データを示す
グラフであり、図２（Ｄ）は図２（Ｂ）の低周波画像デ
ータをＤＣＴ等による不可逆圧縮を行って圧縮画像デー
タを生成した後に圧縮画像データを逆ＤＣＴ等により伸
張した画像データを示すグラフであり、図２（Ｅ）は低
周波画像データと高周波画像データを別々に圧縮および
伸張した後に加算した復元画像データを示すグラフであ
る。

【図３】２次元ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて原
画像データの周波数分離を行う圧縮装置と伸張装置を示
すブロック図である。

【図４】圧縮および伸張の対象となる原画像データを示
すグラフである。

【図５】図４の原画像データに対してＬＰＦをかけたシ
ミュレーション結果の画像データを示すグラフである。

【図６】低周波成分の圧縮画像データと高周波成分の圧
縮画像データを加算することにより得られる復元画像デ
ータのシミュレーション結果を示すグラフである。

【図７】図４の原画像データに対してＪＰＥＧ圧縮を行
い圧縮画像データを生成した後に圧縮画像データをＪＰ
ＥＧ伸張した復元画像データのシミュレーション結果を
示すグラフである。

【図８】図６に示す本実施例による復元画像データと図
７に示すＪＰＥＧ方式のみによる復元画像データの誤差
を比較したグラフである。

【図９】ＪＰＥＧ方式のデータ圧縮とデータ伸張に用い
る量子化テーブルを示す。図９（Ａ）は本実施例により
原画像の低周波成分をＪＰＥＧ方式の圧縮および伸張を
行ったシミュレーションの際に用いた量子化テーブルで
あり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の量子化テーブルよりも
細かく量子化を行う量子化テーブルであり、図９（Ｃ）
は図９（Ａ）の量子化テーブルよりも粗く量子化を行う
量子化テーブルである。

【図１０】ＪＰＥＧデータ圧縮とＪＰＥＧデータ伸張の
処理手順を示す。図１０（Ａ）はＪＰＥＧデータ圧縮の
処理を示すブロック図であり、図１０（Ｂ）はＪＰＥＧ
データ伸張の処理を示すブロック図である。

【図１１】原画像データをＪＰＥＧ圧縮した後にＪＰＥ
Ｇ伸張を行い画像データを復元したときの誤差を示す。
図１１（Ａ）は原画像データの画素レベルを示すグラフ
であり、図１１（Ｂ）は原画像データをＪＰＥＧ圧縮し
て圧縮画像データを生成した後に圧縮画像データをＪＰ
ＥＧ伸張した復元画像データを示すグラフである。

【符号の説明】

１ 原画像データ ２ 周波数分離フィルタ ３，４ 圧縮回路 ５，６ 圧縮画像データ ７，８ 伸張回路 ９ 加算回路 １０ 復元画像データ １１ 圧縮装置 １２ 伸張装置 ２ａ ２次元ＬＰＦ ２ｂ 画像メモリ ２ｃ 減算回路 Ｓ１ 低周波成分画像データ Ｓ２ 高周波成分画像データ ５１ ＤＣＴ演算処理回路 ５２ 量子化演算処理回路 ５３ 符号化演算処理回路 ５４ 復号化演算処理回路 ５５ 逆量子化演算処理回路 ５６ ＤＣＴ演算処理回路 Ｓ５０ 原画像データ Ｓ５１ ＤＣＴ係数 Ｓ５２ 量子化データ Ｓ５３ 圧縮画像データ Ｓ５４ 量子化データ Ｓ５５ ＤＣＴ係数 Ｓ５６ 復元画像データ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディジタル画像データを空間的低周波数
   成分と空間的高周波数成分とに分離する周波数分離手段
   （２）と、 前記周波数分離手段にて分離される低周波数成分の画像
   データを離散コサイン変換する低周波数成分圧縮手段
   （３）と、 前記周波数分離手段にて分離される高周波数成分の画像
   データを空間的周波数に依存しない符号化を行う高周波
   数成分圧縮手段（４）とを有する画像データ圧縮装置。
2. 【請求項２】 ディジタル画像データを空間的低周波数
   成分と空間的高周波数成分に分離してデータ圧縮が行わ
   れた低周波数成分圧縮データと高周波数成分圧縮データ
   を伸張する画像データ伸張装置であって、 低周波数成分圧縮データを離散コサイン変換する低周波
   数成分伸張手段（７）と、 高周波数成分圧縮データを空間的周波数に依存しない復
   号化を行う高周波数成分伸張手段（８）と、 前記低周波数成分伸張手段にて伸張されるデータと前記
   高周波数成分伸張手段にて伸張されるデータとの加算を
   行い伸張画像データを生成する伸張画像データ生成手段
   （９）とを有する画像データ伸張装置。