JPH0787490A - 画像データ符号化方法 - Google Patents

画像データ符号化方法

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JPH0787490A
JPH0787490A JP5231208A JP23120893A JPH0787490A JP H0787490 A JPH0787490 A JP H0787490A JP 5231208 A JP5231208 A JP 5231208A JP 23120893 A JP23120893 A JP 23120893A JP H0787490 A JPH0787490 A JP H0787490A
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JP
Japan
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image data
coefficients
low frequency
frequency components
length
Prior art date
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Pending
Application number
JP5231208A
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English (en)
Inventor
Mayumi Shinoda
真由美 篠田
Akio Kurobe
彰夫 黒部
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像データを効率よく圧縮し、かつ、低周波
成分のいくつかに誤りが発生しても、誤りの発生しなか
った低周波成分については正しく復号できるようにす
る。 【構成】 入力された画像データを直交変換部11で直
交変換し、変換係数データを得る。この係数データを量
子化部12で量子化した後、スキャン部13で低周波成
分から高周波成分に順に並ぶような一次元配列に並び替
える。並び替えた係数データの先頭n個の低周波成分の
係数は固定長符号化部14で符号化し、それ以外の高周
波成分の係数はランレングスハフマン符号化部15で符
号化する。

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効率よく圧
縮し、誤りによる画質の劣化を低減する画像データの符
号化方法、特に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。
【0002】
【従来の技術】画像データは膨大な情報量を有している
が、この画像データには大きな冗長性が含まれており、
これを抑圧することによって画像データの圧縮が可能で
ある。
【0003】従来、このような画像データの冗長性を抑
圧するために、フーリエ変換や離散コサイン変換(以下
DCT変換と略す)等の直交変換を施して各画素値を周
波数成分に分解し、可変長符号化を行なう画像符号化方
法がある。
【0004】例えばCCITT勧告H.261では、以
下に示すような画像データの符号化を行なっている。
【0005】図8はH.261における画像データの符
号化方法のブロック図を示したものである。原画を8画
素×8ラインのブロックに分割し、この各ブロックに対
し、直交変換部81で2次元DCT変換を施す。DCT
変換により周波数成分に変換される。得られた変換係数
を量子化部82で量子化する。量子化により、各変換係
数は0から±127の離散値(LEVEL)で表わされ
る。量子化した変換係数の例を図2に示す。図2では左
上が直流成分、その他は交流成分であり、右下に行くほ
ど空間周波数が高くなっている。画像データは隣接する
画素の相関が高いため、直交変換により一般に低周波領
域に電力が集中して分布する。この変換係数をスキャン
部83で図3に矢印で示すようなジグザグスキャンをす
ることにより、低周波成分から高周波成分に並ぶような
一次元配列に並び替える。並び替えられた変換係数は、
ランレングスハフマン符号化部84で符号化する。ラン
レングスハフマン符号化部84では、LEVELが0の
係数がいくつ連続するかを表わすラン(RUN)および
それに続く0以外の係数の値(LEVEL)の組合せの
中で、発生頻度が高い組合せを図4に示す表のように可
変長符号化する。図4はCCITT H.261からの
抜粋である。それ以外のRUNとLEVELの組合せ
は、6ビットのESCAPE符号、6ビットのRUNお
よび8ビットのLEVELからなる20ビットにより符
号化される。例えば、0が2個続いた後に1が現われた
ときは、RUNが2、LEVELが1であるから、その
符号は”01010”で、その符号長は5である。ただ
し、最初のLEVEL(直流成分)は8ビットで固定長
符号化される。このようにして得られた変換係数の各符
号長を図5(a)に示す。
【0006】直交変換を行なうことにより、一般に電力
は低周波領域に集中して分布する。よって低周波領域以
外の大半の領域で、LEVELの小さい係数またはLE
VELが0の係数の発生頻度が高くなる。これをジグザ
グスキャンしてランレングス符号化することにより伝送
する符号数は少なくて済み、ハフマン符号化することに
よりその符号長は短くて済む。H.261はこのような
性質を生かして画像データを圧縮している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一方、低周波領域では
LEVELが高い係数の発生頻度が高くなる。そのた
め、上記の符号化では低周波成分の係数を符号長の長い
符号で符号化することになり、符号化効率が悪い。
【0008】また、ランレングス符号化の性質として、
配列上の係数の位置を直前のLEVELが0以外の係数
からの相対位置で表わしているため、一つの係数が誤る
と後のすべての係数の位置が誤ってしまう。さらに、可
変長符号の性質として、誤りが発生すると、その誤り発
生位置以降の可変長符号が正しく復号されないという欠
点がある。この様子を図7(a)に示す。
【0009】人間の視覚特性は、高周波成分には多少の
誤差があってもあまり目につかないが、低周波成分には
敏感であることが知られている。このため、低周波成分
での誤りは、極小に抑えなければならない。
【0010】請求項1記載の発明は上記従来の問題点を
解決するもので、低周波成分における符号長を削減し、
かつ、低周波成分のいくつかに誤りが発生しても、誤り
の発生しなかった低周波成分については正しく復号でき
るような画像データ符号化方法を提供することを目的と
する。
【0011】ところで、直交変換しようとする画像デー
タがフレーム間の差分データである場合は、直交変換
後、必ずしも電力が低周波領域に集中するとは限らな
い。そこで、請求項2記載の発明は、直交変換しようと
する画像データがフレーム間の差分データかそうでない
かに応じて請求項1記載の方法を用いるか否かを変え、
画像データを効率よく圧縮することを目的とする。
【0012】また、一般には低周波領域に電力が集中し
て分布するけれども、各画像ブロックの局所的な性質に
依存して電力分布は異なる。請求項3および4記載の発
明は、直交変換しようとする画像データの性質に応じて
効率よく圧縮することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項1記載の発明は、画像データを直交変換し、
得られた変換係数を量子化し、量子化した変換係数を低
周波成分から高周波成分に順に並ぶような一次元配列に
並び替え、並び替えた変換係数のうち先頭n個の低周波
成分の係数は固定長符号化し、それ以外の、より高周波
成分の係数をランレングスハフマン符号化する。
【0014】請求項2記載の発明は、画像データがフレ
ーム間の差分データであるときは、直交変換、量子化し
て、低周波成分から高周波成分に並べ替えた後の変換係
数のすべてをランレングスハフマン符号化し、画像デー
タがフレーム内データのときは請求項1記載の画像デー
タ符号化方法で符号化する。
【0015】請求項3記載の発明は、請求項1記載の画
像データ符号化方法における、固定長符号化する低周波
成分の係数の数nを、直交変換後の低周波領域における
電力分布に応じて変化させる。
【0016】請求項4記載の発明は、請求項3記載の画
像データ符号化方法における、固定長符号化する係数の
数nをmパターンに分けて、log2mビットで伝送す
る。
【0017】
【作用】請求項1記載の発明は上記の方法により、画像
データを直交変換した後の変換係数データのうち低周波
成分の係数を固定長符号化するため、一般にLEVEL
の大きい低周波成分の係数について、符号長の長い可変
長符号を用いる必要がないので、送信データを削減する
ことができ、また、固定長符号化された低周波成分の係
数に誤りが発生しても、誤りの発生した係数データが失
われるだけで、以降の係数への誤り波及を防ぐことがで
きるものである。また、高周波成分はランレングスハフ
マン符号化するので、H.261と同等の圧縮効果が得
られる。
【0018】請求項2記載の発明は上記の方法により、
直交変換後、低周波領域に電力が集中しやすいフレーム
内データのときのみ請求項1記載の画像データ符号化方
法を用いるので、送信データをさらに効率よく削減でき
る。
【0019】請求項3記載の発明は上記の方法により、
直交変換後の電力の低周波領域における分布状況に応じ
て、固定長符号化する低周波成分の個数を変化させるの
で、送信データを効率よく削減できる。
【0020】請求項4記載の発明は上記の方法により、
直交変換後の電力の低周波領域における分布状況に応じ
て、固定長符号化する低周波成分の個数を変化させ、そ
の個数を少ないビット数で伝送するため、送信データを
さらに効率よく削減できる。
【0021】
【実施例】(実施例1)以下、請求項1記載の発明の一
実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0022】図1において、11は直交変換部、12は
量子化部、13はスキャン部、14は固定長符号化部、
15はランレングスハフマン符号化部である。
【0023】入力された画像データ(例えば8画素×8
ラインのブロック)を直交変換部11で直交変換し、得
られた変換係数データを量子化部12で量子化する。0
から±127の値に量子化された変換係数の例を図2に
示す。図2では左上が直流成分、その他は交流成分であ
り、右下に行くほど空間周波数が高くなっている。この
ような直交変換により、一般的に画像データは低周波領
域に電力が集中して分布する。また、視覚の空間周波数
特性が高周波領域で低下するという性質を考慮して、高
周波領域での量子化を粗くする場合がある。これによっ
ても、低周波領域に電力が集中することになる。この変
換係数をスキャン部13で図3に矢印で示すようなジグ
ザグスキャンをすることにより、低周波成分から高周波
成分に並ぶような一次元配列に並び替える。並び替えた
係数データの先頭n個の低周波成分の係数は固定長符号
化部14で符号化する。それ以外の高周波成分の係数は
ランレングスハフマン符号化部15で符号化する。ラン
レングスハフマン符号化部15では、LEVELが0の
係数がいくつ連続するかを表わすラン(RUN)および
それに続く0以外の値(LEVEL)の組合せの中で、
発生頻度が高い組合せを図4に示す表のように可変長符
号化する。それ以外のRUNとLEVELの組合せは、
6ビットのESCAPE符号、6ビットのRUNおよび
8ビットのLEVELからなる20ビットにより符号化
される。n=10個の低周波成分の係数の各LEVEL
を8ビットで符号化した場合に得られた変換係数の各符
号長を図5(b)に示す。
【0024】本実施例によって得られる変換係数の符号
長図5(b)と従来例H.261によって得られる変換
係数の符号長図5(a)とを比較すると、本実施例によ
り送信データが削減できることがわかる。
【0025】さらに、図7(b)に示すように、固定長
符号化された低周波成分の係数に誤りが発生しても、誤
りの発生した係数データが失われるだけで、以降の係数
への誤り波及を防ぐことができる。また、低周波成分の
係数はすべてを符号化しているため、以前の符号が復号
できなくても、低周波成分の係数の絶対位置は必ずわか
る。低周波成分は視覚特性上重要であるので、低周波成
分が復号できることは非常に有効である。
【0026】(実施例2)次に請求項2記載の発明の一
実施例について説明する。
【0027】入力された画像データがフレーム間の予測
を行なったあとのフレーム間の差分データである場合
は、図1の直交変換部11で直交変換し、得られた変換
係数を量子化部12で量子化し、量子化された変換係数
をスキャン部13で低周波成分から高周波成分に並ぶよ
うな一次元配列に並び替えた後、すべての変換係数をラ
ンレングスハフマン符号化部15で符号化する。入力さ
れた画像データがフレーム間の予測を行なっていないフ
レーム内データならば、実施例1に記載した画像データ
符号化方法で符号化する。
【0028】フレーム間の差分データは低周波領域に電
力が集中するとは限らないので、フレーム間の予測を行
なう場合と行なわない場合とで異なる符号化方法を用い
ることは有用である。
【0029】(実施例3)次に請求項3記載の発明の一
実施例について説明する。
【0030】実施例1における、固定長符号化する低周
波成分の個数nを、入力された画像データによって適応
的に変化させる。例えば、直交変換後の変換係数のうち
0以外の係数の数によって変化させたり、変換係数の絶
対値和によって変化させたりする。またはスキャンした
後、最初にある値以下の係数が現われるまでを、固定長
符号化することもできる。例えば、図2に示す変換係数
を低周波成分から高周波成分に順に並べ替え、最初に3
以下の係数が現われるまでを固定長符号化し、それ以降
の係数をランレングスハフマン符号化した場合に得られ
た変換係数の各符号長を図5(c)に示す。このときn
がいくつであるかを伝送しなければならないが、先にn
の値を伝送してもよいし、固定長符号とランレングスハ
フマン符号の間に区切りを示す符号を挿入してもよい。
この符号に20ビット必要だとしてもなお、図5(a)
に示す、H.261による符号化方法よりも符号長が削
減できていることがわかる。
【0031】一般に、直交変換後、電力は低周波領域に
集中して分布するけれども、その分布は画像データの局
所的な性質によって異なる。これにより、固定長符号化
する係数の数を適応的に変化させることができるため、
送信データをさらに効率よく削減することができる。
【0032】(実施例4)次に請求項4記載の発明の一
実施例について説明する。
【0033】実施例3において、固定長符号化する低周
波成分の個数nをmパターンに分ける。例えば、図6に
示すようにn=1個、n=3個、n=6個、n=10個
の4パターンにわけるとする。例えば図5(b)は、図
2に示す変換係数に対し、n=10個の低周波成分の係
数を固定長符号化した場合である。また、n=6個の低
周波成分を固定長符号化した場合を図5(d)に示す。
ここでnの種類は4種類であるので、2ビットで表現可
能である。よって、ただ2ビットを送信するだけで、入
力される画像データに応じて効率よく送信データを削減
することができる。
【0034】nをmパターンに分けたとすると、mはl
og2mビットで表現できる。このように少ないビット
数を付加するだけで、固定長符号化する係数の数を適応
的に変化させることができるため、送信データをさらに
効率よく削減することができる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明の画像データ
符号化方法において請求項1記載の発明は、画像データ
を直交変換し、得られた変換係数を量子化し、量子化し
た変換係数を低周波成分から高周波成分に順に並ぶよう
な一次元配列に並び替え、並び替えた変換係数のうち先
頭n個の低周波成分の係数を固定長符号化し、それ以外
の高周波成分の係数をランレングスハフマン符号化する
ことにより、低周波成分の係数の符号長を削減し、か
つ、低周波成分のいくつかに誤りが発生しても、誤りの
発生しなかった低周波成分については正しく復号できる
ようにするものである。
【0036】請求項2記載の発明は、画像データがフレ
ーム間の差分であるときは、並び替えた変換係数のすべ
てをランレングスハフマン符号化し、直交変換後低周波
領域に電力が集まりやすいフレーム内データのときは請
求項1記載の画像データ符号化方法で符号化することに
より、画像データを効率よく圧縮できるものである。
【0037】請求項3記載の発明は、固定長符号化する
低周波成分の数nを、直交変換後の電力の低周波領域に
おける分布状況に応じて変化させることにより、送信デ
ータをさらに効率よく削減できるものである。
【0038】請求項4記載の発明は、固定長符号化する
低周波成分の数nを、mパターンにに分けて変化させる
ことにより、log2mビット付加するだけで、直交変
換後の電力の低周波領域における分布状況に応じて効率
よく送信データを削減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における画像データ符号化方法
を説明するブロック図
【図2】画像データを直交変換、量子化した後の係数デ
ータを示すマップ図
【図3】本発明及び従来例(H.261)における変換
係数の伝送順序を示す図
【図4】本発明及び従来例(H.261)における変換
係数のランレングスハフマン符号を示す図
【図5】(a)は従来例(H.261)における変換係
数の各符号長を示すマップ図 (b)は第1の実施例における変換係数の各符号長を示
すマップ図 (c)は第3の実施例における変換係数の各符号長を示
すマップ図 (d)は第4の実施例における変換係数の各符号長を示
すマップ図
【図6】第4の実施例における固定長符号化する変換係
数を示すマップ図
【図7】(a)は従来例における誤り波及を示す説明図 (b)は本発明における誤り波及の防止を示す説明図
【図8】従来例(H.261)の画像データ符号化方法
を説明するブロック図
【符号の説明】
11 直交変換部 12 量子化部 13 スキャン部 14 固定長符号化部 15 ランレングスハフマン符号化部
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 H03M 7/40 8842−5J H04N 1/41 B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像データを直交変換し、得られた変換係
    数を量子化し、前記量子化した変換係数を低周波成分か
    ら高周波成分に順に並ぶような一次元配列に並び替え、
    前記並び替えた変換係数のうち先頭n個の低周波成分の
    係数を固定長符号化し、それ以外の、より高周波成分の
    係数をランレングスハフマン符号化することを特徴とす
    る画像データ符号化方法。
  2. 【請求項2】画像データがフレーム間の差分であるとき
    は、画像データを直交変換し、得られた変換係数を量子
    化し、前記量子化した変換係数を低周波成分から高周波
    成分に順に並ぶような一次元配列に並び替え、前記並び
    替えた変換係数のすべてをランレングスハフマン符号化
    し、画像データがフレーム間の差分でないときは、請求
    項1記載の画像データ符号化方法で符号化することを特
    徴とする画像データ符号化方法。
  3. 【請求項3】固定長符号化する低周波成分の数nを、入
    力された画像データに応じて変化させることを特徴とす
    る請求項1記載の画像データ符号化方法。
  4. 【請求項4】固定長符号化する低周波成分の数nを、m
    パターンに分けてlog2mビットで伝送することを特
    徴とする請求項3記載の画像データ符号化方法。
JP5231208A 1993-09-17 1993-09-17 画像データ符号化方法 Pending JPH0787490A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100492546B1 (ko) * 2002-07-19 2005-06-03 엘지전자 주식회사 이동통신 단말기의 영상신호 코딩 방법

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