JPH08116447A - 画像信号の符号化装置 - Google Patents

画像信号の符号化装置

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JPH08116447A
JPH08116447A JP25222094A JP25222094A JPH08116447A JP H08116447 A JPH08116447 A JP H08116447A JP 25222094 A JP25222094 A JP 25222094A JP 25222094 A JP25222094 A JP 25222094A JP H08116447 A JPH08116447 A JP H08116447A
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JP25222094A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
富士ゼロックス株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 画素ブロック毎の画像特性の変動(エッジの
有無)に依存せずに、良好な画質と、符号レート/画素
レートが一定値以下となることを保証した符号化装置を
提供すること。 【構成】 画素ブロックを可変長符号化の第1の符号化
手段200と固定長符号化の第2の符号化手段300に
よって符号化する。このとき、符号量計数手段400で
は、第1の符号化手段200より出力される符号量が計
数される。符号量判定手段500では、第2の符号化手
段300によって生成される符号量以下に設定した閾値
と第1の符号化手段200の出力する符号量とが比較さ
れ、選択手段600では、第1の符号化手段200の生
成符号量が、前記閾値以下であれば、第1の符号化手段
200の出力する符号データを選択し、そうでない場合
には、第2の符号化手段300の出力する符号データを
選択する。記憶手段700には、各画素ブロックごとの
識別情報と、識別情報に対応して第1の符号化手段20
0と第2の符号化手段300のいずれかによって生成さ
れた符号データが記憶される。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号の符号化装置
に関するものである。

【0002】

【従来の技術】デジタル複写機やプリンタのように、高
精細な画像を処理するシステムにおいては、システム内
部で大量の画像データが高速に転送される必要がある。
また、画像のデータ量も、従来の2値画像から、多値、
カラーへの品質の向上、また、解像度の向上にともなっ
て飛躍的に増大する傾向にある。したがって、高速なデ
ジタル複写機やプリンタにおいては、システム内部の伝
送路の帯域が不足するという問題があった。

【0003】こうした背景から、システム内部に画像符
号化技術を導入し、転送・蓄積時には画像データを圧縮
してデータ量を削減し、伝送・蓄積上のボトルネックを
解消することが検討されている。

【0004】こうした用途において符号化方式を選定す
るための条件としては、 条件1. 高い圧縮率で良好な画質を達成できること 条件2. 符号化の単位ごとに圧縮率の最悪値を保証で
き、入出力機器の画素クロック(一定周期)に同期して
動作できること。

【0005】がある。

【0006】とくに上記条件2は、以下のような背景か
ら必要とされるものである。

【0007】背景1. 入力された画像を一時的に蓄積
するために、符号データを直接ディスクに書き込む場
合、符号データ量が変動する場合には、緩衝用のバッフ
ァメモリを必要とすることになり、コストの増大を招く
ことになる。

【0008】背景2. ゼログラフィ方式では、画像信
号を変調したレーザビームで一定速度で回転する感材上
に静電潜像を形成するために、画像信号は常に一定のク
ロックに同期して入力される必要があり、画像の復号速
度の変動に合わせて画像クロックを変更したり停止する
ことはできない。このため、復号される画素レートに変
動がある場合には、背景1.と同様に緩衝用のバッファ
が必要となり、コストの上昇を招くことになる。

【0009】階調画像、カラー画像を効率的に符号化す
る手法は、これまでに種々考案されている。符号化方式
には、原画像と同一の画像を再現できる可逆符号化と、
情報損失を伴うために復号画像が原画像と一致しない非
可逆符号化があり、一般に、非可逆符号化の方が高い圧
縮率が得られる。直交変換符号化方式、ブロック近似符
号化方式は、非可逆符号化方式の代表的なものである。

【0010】以下、二つの符号化方式の概要について説
明する。

【0011】直交変換符号化方式は、画像を画素の矩形
領域である画素ブロックに分割し、画素ブロックごとに
直交変換を施して周波数領域の信号に変換して符号化す
る。人物、風景等の自然画像と呼ばれる画像では画素値
の自己相関性が高いため、直交変換後の信号電力のほと
んどが低域の係数に集中する。この性質を利用して、直
交変換後に低域の係数は精度を高く量子化して多くのビ
ットを割当て、高域の係数は粗く量子化してビット数を
削減することで、全体として圧縮の効果を得ている。

【0012】ブロック近似符号化方式は、画像を画素の
矩形領域である画素ブロックに分割し、ブロック内の画
素値を複数の代表的な階調値と、各画素がどの代表階調
値で表現されるかを示す解像度情報で近似する手法であ
る。

【0013】以下では、画質と圧縮率の点から2つの符
号化方式を比較する。

【0014】直交変換符号化方式は、階調再現性が高
く、写真領域を高い圧縮率で符号化できる。しかし、文
字などのエッジの多く含まれる画像に適用した場合に
は、高域の係数にまで電力が分布するために、符号化効
率の低化や高域係数の切捨てによる画質劣化が問題とな
る。

【0015】ブロック近似符号化は、文字などのように
急峻なエッジをもつ画像を良好に再現できるが、写真領
域のように微妙な階調変化を持った領域の表現に難があ
る。

【0016】また、両方式を符号符号量の変動性に着目
して比較すると、直交変換符号化方式では、画素ブロッ
クの内容に依存して変換後の信号電力の分布が変動する
ことや、可変長符号化の際の符号表のミスマッチといっ
た理由から、画素ブロックごとの符号量が常に変動する
性質をもっている。

【0017】一方、ブロック近似符号化の一般的な特性
としては、画素ブロックごとの解像度情報と階調情報を
一定サイズとすることによって、どの画素ブロックの符
号量も等しい固定長符号化が可能な方式である。

【0018】このように、直交変換符号化方式、ブロッ
ク近似符号化方式は、それぞれ相補的な特質をもってい
ることから、2つの方式を併用する手法が考案されてい
る。

【0019】たとえば、特開昭63−306768号公
報には、画質改善を目的に前記の2方式を併用する方式
が開示されている。

【0020】図18に基づき、上記公報に記載の従来技
術の構成について説明する。図において、1は入力され
る画像信号より複数画素の矩形領域である画素ブロック
を抽出する1ブロック抽出部、2は画素ブロック内の交
流電力を所定の閾値と比較し、交流電力が小さい時には
変換符号化部3に、交流電力が大なる場合にはブロック
近似符号化部4に画素ブロックを出力するAC(交流)
成分判定部、3は画素ブロックを変換符号化して符号デ
ータを出力する変換符号化部、4は画素ブロックをブロ
ック近似符号化して符号データを出力するブロック近似
符号化部である。

【0021】以下、図18に基づいて動作を説明する。
入力される画像信号より抽出された画素ブロックに対
し、AC成分判定部2ではブロック内の交流電力、すな
わちAC成分の2乗の総和が計算され、所定の閾値TH
ACと比較される。ブロック内の交流電力がTHAC未満の
場合、すなわち画素ブロック内にノイズ、高周波等の交
流成分の少ない場合には、画素ブロックは、変換符号化
部3において符号化される。ブロック内の交流電力がT
AC以上の場合には、ノイズ、高周波等の交流成分の多
く含まれる画素ブロックと判定し、ブロック近似符号化
部4によって符号化される。

【0022】以上の構成及び動作により、交流成分の多
い画素ブロックを変換符号化した場合に発生する復元画
像中の輪郭のボケを回避することができる。

【0023】従来技術は、エッジの有無にかかわらず良
好な画質を再現することを目的に、直交変換とブロック
近似符号化方式を併用するものである。これは、前述の
条件1を満たすが、符号量の最悪値を保証することにつ
いては言及されておらず、条件2を満たすものではなか
った。したがって、システム内部の帯域抑圧の目的には
適用できなかった。

【0024】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、上
述した問題点に鑑み、デジタル複写機/プリンタなどの
システム内の伝送帯域を抑圧することを目的とし、画素
ブロック毎の画像特性の変動(エッジの有無)に依存せ
ずに、良好な画質と、符号レート/画素レートが一定値
以下となることを保証した符号化装置を提供することを
目的とする。

【0025】

【課題を解決するための手段】図1(a)は、本発明の
概略の構成を説明する図である。

【0026】上記課題を解決するために本発明は、請求
項1に記載の発明において、画像信号からm×n画素
(m,nは正整数)の画素ブロックを抽出するブロック
抽出手段(100)と、前記画素ブロックを可変長の符
号データに符号化する第1の符号化手段(200)と、
前記画素ブロックを固定長の符号データに符号化する第
2の符号化手段(300)と、前記第1の符号化手段
(200)によって符号化される符号語長を逐次計数す
る符号量計数手段(400)と、前記符号量計数手段
(400)によって計数された符号量を第1の閾値と比
較して結果を識別情報として出力する符号量判定手段
(500)と、前記識別情報に基づいて、前記第1の符
号化手段(200)または前記第2の符号化手段(30
0)によって生成された符号情報のいずれかを選択する
選択手段(600)と、前記選択手段(600)より出
力された符号データと前記識別情報とを対応づけて記憶
する記憶手段(700)とを備える。

【0027】また、図1(b)は、本発明の他の概略の
構成を説明する図であり、本発明は上記課題を解決する
ために、請求項2に記載の発明において、画像信号から
m×n画素(m,nは正整数)の画素ブロックを抽出す
るブロック抽出手段(100)と、前記画素ブロックを
可変長の符号データに符号化する第1の符号化手段(2
00)と、前記画素ブロックを固定長の符号データに符
号化する第2の符号化手段(300)と、前記第1の符
号化手段(200)によって符号化される符号語長を逐
次計数する符号量計数手段(400)と、前記符号量計
数手段(400)によって計数された符号量を第2の閾
値と比較して結果を識別情報として出力する符号量判定
手段(500)と、前記識別情報に基づいて、前記第1
の符号化手段(200)または前記第2の符号化手段
(300)によって生成された符号情報のいずれかを選
択する選択手段(600)と、前記選択手段(600)
より出力された符号データと前記識別情報とを対応づけ
て記憶する記憶手段(700)と、前記符号量計数手段
(400)によって計数された符号量を第3の閾値と比
較して前記第1の符号化手段(200)の符号化動作の
終了を判定する終了判定手段(800)とを備える。

【0028】また、請求項3に記載の発明において、前
記画像信号の符号化装置は、更に、前記第2の符号化手
段(300)の前段に、m×n画素の画素ブロックをp
×q(p,qは正整数でp<mかつq<n)画素の部分
矩形領域に分割する分割手段を備える。

【0029】

【作用】画像信号からブロック抽出手段(100)によ
って、m×n画素(m,nは正整数)の画素ブロックを
抽出し、前記画素ブロックを可変長の符号データに符号
化する第1の符号化手段(200)と、前記画素ブロッ
クを固定長の符号データに符号化する第2の符号化手段
(300)によって同時に符号化する。このとき、符号
量計数手段(400)では、前記第1の符号化手段(2
00)より出力されるブロックあたりの符号量が計数さ
れる。

【0030】符号量判定手段(500)では、前記第2
の符号化手段(300)によって生成される符号量以下
に設定した閾値と、前記符号量計数手段(400)によ
って計数された第1の符号化手段(200)の出力する
符号量とが比較され、大小の比較結果が識別情報として
出力される。前記閾値は、前記第2の符号化手段(30
0)による1ブロックあたりの符号量に基づいて設定さ
れる。

【0031】選択手段(600)では、前記識別情報に
基づいて、前記第1の符号化手段(200)の生成符号
量が、前記閾値以下であれば、第1の符号化手段(20
0)の出力する符号データを選択する。また、第1の符
号化手段(200)の生成符号量が、前記閾値を越える
場合には、第2の符号化手段(300)の出力する符号
データが選択される。

【0032】記憶手段(700)には、各画素ブロック
ごとの識別情報と、識別情報に対応して第1の符号化手
段(200)と第2の符号化手段(300)のいずれか
によって生成された符号データが記憶される。

【0033】以上の動作により、どのような画素ブロッ
クが入力されたとしても、第2の符号化手段(300)
によって生成される符号量以下の符号量を保証すること
ができる。

【0034】また、第1の符号化手段(200)による
符号化が選択された場合には、必ずしも第2の符号化手
段(300)に設定された1ブロックあたりの符号量を
必要としないので、効率的な符号化が実現できる。

【0035】

【実施例】

実施例1 図2に示すブロック図に従い、本発明の第1の実施例の
構成について説明する。

【0036】図において、10は、画像信号中からm×
n画素(m,nは正整数)の画素ブロックを抽出するブ
ロック抽出部である。20は、直交変換符号化部であ
り、21は、前記画素ブロックに対して離散コサイン変
換(Discrete Cosine Transfo
rm,以下DCTと記す)を施して変換係数を出力する
DCT変換部、22は、前記変換係数を所定の量子化特
性で量子化して量子化係数を出力する量子化部、23
は、前記量子化係数マトリクス内をジグザグに走査して
並べかえるスキャン変換部、24は、ジグザグ走査順に
ならべられた量子化係数の組合せに対して可変長符号
(VLC)を割当てる可変長符号化部、25は、前記可
変長符号を出力順に蓄積するバッファである。

【0037】30は、前記画素ブロックをブロック近似
符号化して代表階調値と解像度情報を出力するブロック
近似符号化部であり、33は、前記代表階調値と前記解
像度情報を符号データとして蓄積する固定長符号バッフ
ァである。

【0038】40は、前記可変長符号化部24において
割当てられた可変長符号のビット数をブロックごとに計
数する符号量カウンタ、50は、前記計数結果とあらか
じめ設定された閾値を比較し、大小を判定して結果を識
別情報として出力する符号量判定部、60は、前記識別
情報にしたがって、可変長符号バッファ25と固定長符
号バッファ33に蓄積された符号データのいずれかを選
択して出力するセレクタ、70は、前記識別情報と前記
符号データを対応づけて蓄積する記憶部である。

【0039】以下、図2に基づいて第1の実施例の動作
について説明する。

【0040】はじめにブロック抽出部10において、画
像信号からm×n画素(m,nは正整数)の画素ブロッ
クが抽出される。図3(a)は、8×8の画素ブロック
であり、以下このサイズを例に説明する。

【0041】直交変換符号化部20では、抽出された画
素ブロックごとに、変換符号化方式の一つである離散コ
サイン変換(DCT)方式による符号化が行われる。D
CTによる直交変換符号化については、Wallac
e:”The JPEG Still Picture
Compression Standard”,Co
mmunications of the ACM(A
pril,1991)に開示される方式が知られてい
る。

【0042】以下、図2の直交変換符号化部20の符号
化動作について詳細に説明する。

【0043】DCT変換部21には、入力される8×8
画素の矩形領域の画素ブロックに対してDCT変換が施
される。8次の2次元DCTの変換は、(1)式で与え
られ、逆変換は(2)式となる。

【0044】

【数1】 ここで、

【数2】 である。

【0045】また、f(i,j)は、画素ブロックの各
要素を表し、i,jは要素の位置を表す。F(u,v)
は、変換係数の各要素を表し、u,vは要素の位置を表
す。C(w)はC(u)或いはC(v)を表す。

【0046】図3(b)は、図3(a)に示す画素ブロ
ックに(1)式で示される8次の2次元DCT変換を行
って得られる変換係数である。図4に示すように変換係
数のマトリクスの最も左上に位置する要素は、画素ブロ
ックの平均輝度に相当することから直流係数と呼ばれ
る。直流係数以外の要素は、交流係数と呼ばれる。

【0047】また、交流係数は、図4に示すように右側
の列ほど水平方向の高い周波数成分に対応し、また、下
の行ほど垂直方向の高い周波数成分に対応する。マトリ
クスの最も右下の要素が水平、垂直方向とも最高の周波
数成分に対応している。

【0048】DCT変換部21から出力された変換係数
は、量子化部22において量子化され、量子化係数とし
て出力される。量子化は、変換係数の各要素を、量子化
マトリクスの対応する要素で除して商を求める処理であ
り、次式で定義される。

【0049】 FQ (u,v)=(F(u,v)+(Q(u,v)/2))/Q(u,v) (F(u,v)≧0) (4) FQ (u,v)=(F(u,v)-(Q(u,v)/2))/Q(u,v) (F(u,v)<0) (5) ここで、F(u,v),Q(u,v)及びFQ (u,
v)は、それぞれ変換係数、量子化マトリクス及び量子
化係数の各要素を表す。u,vは要素の位置を表す。

【0050】図3(c)は、各周波数成分の視覚特性を
考慮して決定された量子化マトリクスの一例である。自
然画像の場合は、信号電力は低域の係数に集中するた
め、図3(c)に示すように、低周波成分に対応する係
数の量子化には小さな値を設定して精度の良い量子化を
行い、高周波成分に対応する係数は大きな値で粗く量子
化するのが一般的である。

【0051】図3(d)は、図3(b)に示す変換係数
を図3(c)の量子化マトリクスで線形量子化して得ら
れた量子化係数である。

【0052】スキャン変換部23では、量子化係数は、
図5に示すマトリクスの0〜63の数字の順にジグザグ
に走査して一次元化される。

【0053】可変長符号化部24では、一次元化された
量子化係数がハフマン符号化される。符号化は、直流成
分と交流成分のそれぞれにハフマン符号表が用意され、
個別に行われる。

【0054】以下、直流係数の符号化について説明す
る。直流係数の場合は、ひとつ前のブロックの直流係数
との差分を求め、図6に従ってグループ番号を決定す
る。この時のグループ番号がハフマン符号化される。ま
た、差分がグループ内のどの数値に対応するかを示すた
めにグループ番号と同じビット数の付加ビットが追加さ
れる。

【0055】例えば、図3(d)の量子化係数におい
て、一つ前のブロックの直流成分が14であったとする
と、前ブロックとの直流成分の差分は、16−14=+
2となる。図6よりこの場合のグループ番号は2である
ことがわかり、図7に示す直流成分の符号表から、グル
ープ番号2に対応する2進符号’011’が符号とな
る。さらにグループ番号2に属する−3,−2,2,3
の4つの値を識別するために2ビットの情報が付加され
る。2の場合には’10’が付加されることになる。

【0056】続いて交流係数の符号化について説明す
る。

【0057】交流係数は、図5のマトリクスの1〜63
の数字の順に符号化される。この順番で値が0でない係
数(有効係数)が出現するまでのゼロ係数(無効係数)
の連続する長さ(ゼロラン)をカウントする。有効係数
が出現すると、図8に示すように、係数の値に応じてグ
ループ番号が決定される。また、交流係数がグループ内
のどの値をとるかを示す付加ビットも決定される。

【0058】交流係数の符号表では、以上に述べた無効
係数のゼロランと、それに続く有効係数のグループ番号
の組合せに対してハフマン符号が割当てられる。図9
は、無効係数のゼロランと有効係数のグループ番号によ
る(0,0)〜(15,15)の256通りの組合せを
示す図である。それぞれの組合せに対して図10に示す
ような2進符号が与えられる。

【0059】以上のように、交流係数は、無効係数のゼ
ロランと、それに続く有効係数のグループ番号の組合
せ、さらに有効係数がグループ内のどの数値に対応する
かを示す付加ビットで符号化される。ブロック内の全有
効係数を処理するまで、以上の動作を継続する。また、
ブロック内の残りの交流係数がすべてゼロであることが
わかれば、その時点でEOB(ブロック終端符号)を符
号化して1ブロックの処理を完結することができる。

【0060】図11は、以上の手順にしたがって、図3
(d)の量子化係数を符号化した例を示すものである。
また、図12は符号として出力されるビット列を示すも
のである。画素あたり8ビット、ブロックあたり8×8
画素の全512ビットの情報が、63ビットに圧縮され
ている。

【0061】復号の際には、上述したのと逆の手順でハ
フマン復号を行い、図3(d)の量子化係数を再現す
る。続いて、各量子化係数に図3(c)の量子化マトリ
クスの対応する要素を乗ずることによって、図3(e)
の逆量子化係数を得る。さらに、逆量子化係数に(2)
式の逆DCT変換を施すことによって、図3(f)の復
号画素ブロックを得ることができる。

【0062】以上の処理により、画像情報を変換符号化
方式により符号化、復号することができる。変換符号化
方式による符号データのサイズは、画素ブロックの内容
に依存して変動する。

【0063】可変長符号化部24から出力された符号デ
ータは、可変長符号バッファ25に蓄積される。

【0064】同様に図2に基づいて、ブロック近似符号
化部30の符号化動作について詳細に説明する。なお、
以下では、2値ブロック近似符号化の場合を例にとって
説明する。

【0065】はじめに、ブロック抽出部10で画像信号
から抽出されたm×n画素(m,nは正整数)の画素ブ
ロックから、(6)式を用いてブロック内画素値の平均
値μが求められる。

【0066】

【数3】 さらにブロック内の各画素値をこの平均値μと比較し、
平均値以上のものをグループ1、平均値未満のものをグ
ループ0として分類する。グループ1に分類された画素
数をNA 、グループ0に分類された画素数をNB とする
と、それぞれのグループに含まれる画素の平均値A,B
は、(7),(8)式より求められる。A,Bをそれぞ
れそれぞれのグループの代表階調値と呼ぶことにする。

【0067】また、ブロック内の各画素がどちらのグル
ープに属するかを0,1の1ビットの情報で表し、これ
を解像度情報と呼ぶことにする。

【0068】以上の手順でブロック近似符号化が完了
し、代表階調値と解像度情報が符号データとして固定長
符号バッファ33に蓄積される。

【0069】図13(a)にブロック近似符号化の符号
データと復号画素ブロックの例を示す。以下、画素ブロ
ックのサイズを8(画素)×8(画素)とし、各画素が
8ビットの精度(256レベル)を持つものとする。解
像度情報において1が設定された画素位置をグループ1
の代表階調値Aで置換し、解像度情報において0が設定
された画素位置をグループ0の代表階調値Bで置換する
ことにより、画像が再現される。

【0070】図13(b)は、ブロック近似符号化によ
って生成された符号データの一構成例を示すものであ
る。2つの代表階調値に16[bit],解像度情報に
64[bit]を割当て、1画素ブロックあたり80
[bit]で符号化される。このとき、圧縮率は、 圧縮率 =原画素ブロックデータ量/符号データ量 =8[画素]×8[画素]×8[bit]/80[bit] =6.4 となる。

【0071】また、同様の手順で4値のブロック近似符
号化も実現することができる。4値のブロック近似符号
化の場合は、4つの代表階調値に32[bit]、 解
像度情報は画素あたり2[bit]でブロック全体では
2[bit]×64[画素]=128[bit]とな
り、計160[bit]で1画素ブロックが符号化され
る。

【0072】この場合の圧縮率は、 圧縮率 =原画素ブロックデータ量/符号データ量 =8[画素]×8[画素]×8[bit]/ 160[bit] =3.2 となる。

【0073】ブロック近似符号化の場合には、あらかじ
め代表階調値と解像度情報の組合せで圧縮率が決定さ
れ、画素ブロックの内容に依存することなく、一定の圧
縮率を得ることができる。

【0074】図2において、符号量カウンタ40は、可
変長符号化部24によって割当てられる可変長符号のサ
イズを画素ブロック単位に計数する。1ブロックの処理
が終了すると計数値はゼロにリセットされる。

【0075】符号量判定部50では、符号量カウンタ4
0によって計数された画素ブロックあたりの可変長符号
のサイズを所定の閾値と比較して、結果を識別情報とし
てセレクタ60に出力するとともに、記憶部70に記憶
する。

【0076】前記閾値としては、ブロック近似符号化部
30の出力する符号サイズを設定することができる。例
えば、上述の2値ブロック近似符号化の場合には、80
[bit]が設定されることになる。1ブロックの可変
長符号化された符号サイズが80[bit]よりも小さ
い場合には、1ビットの識別情報として0を出力し、1
ブロックの可変長符号化された符号サイズが80[bi
t]よりも大なる場合には、識別情報として1が出力さ
れる。

【0077】セレクタ60においては、識別情報として
0が入力された場合には、可変長符号バッファ25に蓄
積された符号データを読み出すとともに記憶部70に記
憶する。識別情報として1が入力された場合には、固定
長符号バッファ33に蓄積された符号データが読み出さ
れ、記憶部70に記憶される。

【0078】以上の手順で、ブロックごとの識別情報と
それに対応した符号データが記憶部70に蓄積され、符
号化動作を完了する。

【0079】以上の構成、及び動作により、いかなる画
素ブロックが入力されようとも、固定長符号化による1
ブロックの符号サイズを上限とした符号が生成されるこ
とになり、符号サイズの変動を抑圧できることになる。

【0080】また、従来の技術の項で説明したように直
交変換符号化では、写真領域のように階調性が主体の画
像は効率の良い(符号量の少ない)符号化が行われ、文
字などのエッジを含む画素ブロックを符号化した場合に
は、効率が低下(符号量が増加)する。したがって、第
1の実施例のように符号量に基づく適応化では、文字・
写真の領域を識別することなしに、自動的に写真領域に
は直交変換符号化方式が、文字領域にはブロック近似符
号化方式が適用されることになり、従来技術と同様の画
質改善の効果が得られることになる。

【0081】実施例2 図14に示すブロック図に従い、本発明の第2の実施例
の構成について説明する。なお、図中、図2と同様の部
分については同じ番号を付して説明を省略する。図にお
いて、34は、ブロック抽出部10によって画像信号よ
り抽出されたm×n画素(m,nは正整数)の画素ブロ
ックをp×q(p,qは正整数、p<m,q<n)画素
のサブブロックに分割するサブブロック分割部である。

【0082】以下、図15を用いて本発明の第2の実施
例の動作について説明する。

【0083】図15(a)は、8×8画素のブロックを
4つの4×4画素のサブブロックに分割する例を示すも
のである。ブロック近似符号化部30では、分割分割さ
れたサブブロックごとに、例えば2値のブロック近似符
号化が適用される。

【0084】図15(b)は、サブブロック単位に2値
のブロック近似符号化された符号データの概要を示すも
のである。符号データは、サブブロックごとに2つの代
表階調値(2×8[bit])と16画素分の解像度情
報(4×4=16[bit])から構成される。したが
って、1画素ブロックあたりの符号量は、4×(16+
16)=128[bit]となる。

【0085】この場合の圧縮率は、 圧縮率 =原画素ブロックデータ量/符号データ量 =8[画素]×8[画素]×8[bit]/128[bit] =4 となる。

【0086】その他の動作については、符号量判定部5
0に設定される閾値が128[bit]であることを除
いて第1の実施例と同じであるので省略する。第2の実
施例では、8×8画素単位に行われる4値ブロック近似
符号化よりも少ないビット数で、ブロック内を最大8つ
の代表階調値で表現でき、最悪でも圧縮率4を保証した
符号化が実現される。

【0087】なお、サブブロックの分割は、4×4画素
領域に限定するものではなく、また、サブブロックごと
のブロック近似符号化も2値に限定するものではない。

【0088】実施例3 図16に示すブロック図に従い、本発明の第3の実施例
の構成について説明する。なお、図中、図2、および図
14と同様の部分については、同じ番号を付して説明を
省略する。

【0089】また、図17は、図16の可変長符号化部
24の構成を示す図である。

【0090】図において、80は、入力される量子化係
数が非ゼロであるかゼロであるかを判定するゼロ判定
部、81は、ゼロ係数の連続する長さを計数するゼロラ
ンカウンタ、82は、非ゼロの量子化係数のグループ番
号を決定するグループ番号決定部、83は、入力された
ゼロランとグループ番号に対応する可変長符号と付加ビ
ットから成るビット列を決定する符号語決定部、84
は、可変長符号が登録された符号テーブル、85は、符
号語決定部の出力と、EOB(End Of Bloc
k:ブロック終端符号)を指示に従って切り替える切替
え部、86は切替え部85の出力を多重化する多重化部
である。

【0091】以下、図16、及び図17を用いて動作に
ついて説明する。なお、第1、第2の実施例の説明と重
複する部分については説明を省略する。

【0092】図17において、スキャン変換部23によ
ってジグザグスキャン順にされた量子化係数は、ゼロ判
定部80においてゼロか非ゼロであるかが判定され、ゼ
ロの量子化係数はゼロランカウンタ81においてその連
続する長さが計数される。非ゼロの係数は、グループ番
号決定部82においてグループ番号が決定され、付加ビ
ットとともに出力される。

【0093】符号語決定部83では、入力されるゼロラ
ンの長さとグループ番号から、対応する可変長符号を符
号テーブル84から読み出し、可変長符号と付加ビット
によってビット列を構成する。このビット列の長さは符
号サイズとして出力される。このビット列は、切替え部
85、多重化部86を経て可変長符号バッファ25に蓄
積される。

【0094】図16において、前記符号サイズは、符号
量カウンタ40において累計が計数される。符号量カウ
ンタ40は、画素ブロックごとにリセットされるものと
する。

【0095】終了判定部51においては、符号量カウン
タ40における累計値を逐次監視して、所定の閾値を越
えた場合には、可変長符号化部24に対して強制終了信
号を出力する。ここで、所定の閾値とは、例えばブロッ
ク近似符号化部によって生成される符号の大きさからE
OB(ブロック終端符号)の長さを差し引いた値とする
ことが考えられる。

【0096】すなわち、符号語決定部で構成されたビッ
ト列がこれまでの符号量の累計値に加えられることで閾
値を越える場合には、強制終了信号によって切替え部8
5の入力を切り替え、前記ビット列を符号化しない代わ
りにEOB符号を入力して1画素ブロックの符号化を完
了させる。

【0097】切替え部85では、EOBが出力された以
降の符号出力は停止されるが、符号語決定部83では、
残る量子化係数に対する符号語の決定が継続される。符
号語決定部83から出力される符号サイズは引続き符号
量カウンタ40で累計され、最終的に1画素ブロックの
全量子化係数に対して割当てられる符号の総量が求めら
れる。

【0098】符号量判定部50では、この符号の総量を
所定の閾値と比較して、結果を識別情報として出力す
る。

【0099】例えば、ブロック近似符号化によって生成
される符号量をC(一定)として、TH(TH>C)な
る値を閾値に設定する。この時、可変長符号化部24で
1ブロック内の全量子化係数に対して本来割当てられる
符号の総量をVとすると、以下のようにセレクタ60の
動作を設定できる。

【0100】V≦C : 直交変換符号化された符
号を選択 C<V≦TH: 直交変換符号化でC以下となるように
強制終了した符号を選択 TH<V : ブロック近似符号化で生成された符号を
選択 符号量判定部50は、以上の設定に基づき、第1の実施
例と同様に可変長符号バッファ25に蓄積された符号デ
ータを選択する場合は0、固定長符号バッファ33に蓄
積された符号データを選択する場合は、1を識別情報と
してセレクタ60に出力するとともに、記憶部70に記
憶する。

【0101】閾値THは、直交変換符号化した符号量が
V(C<V≦TH)となる画素ブロックを直交変換符号
化でC以下となるように強制終了した場合の画質と、ブ
ロック近似符号化して再現した場合の画質を比較して決
定される。

【0102】以上の構成、及び動作により、第1、第2
の実施例で得られた効果に加え、原稿に応じた直交変換
符号化とブロック近似符号化の切り替えの自由度が向上
する。

【0103】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明において
は、可変長の符号データを生成する第1の符号化方式
と、固定長の符号データを生成する第2の符号化方式で
同時に同じ画素ブロックを符号化し、第1の符号化方式
によって生成される符号量が第2の符号化方式で生成さ
れる符号量を上回る場合は、第2の符号化方式による符
号データを採用するようにしたので、いかなる画素ブロ
ックが入力されても、第2の符号化方式で定められた圧
縮率を保証することが可能となった。

【0104】また、第1の符号化方式によって生成され
る符号量が第2の符号化方式で生成される符号量よりも
小さい場合には、第1の符号化方式の生成した符号デー
タを採用するので、画像全面に第2の符号化方式を適用
するに比べて効率的な符号化が可能になった。

【0105】また、本発明においては、第1の符号化方
式の符号量が第2の符号化方式の符号量を上回り、か
つ、第1の符号化方式の符号量が所定の閾値よりも小さ
い場合には、前記第1の符号化方式の符号の出力を強制
的に中断して第2の符号化方式の符号量以下となるよう
にしたので、原稿、または要求画質に応じて第1の符号
化方式と第2の符号化方式の切り替えの自由度を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の概略の構成を示す図である。

【図2】 本発明の第1の実施例の構成を示す図であ
る。

【図3】 DCT変換と量子化の例を示す図である。

【図4】 変換係数の説明図である。

【図5】 ジグザグスキャンによる1次元化の説明図で
ある。

【図6】 直流係数のグループ化の説明図である。

【図7】 直流係数のハフマン符号表の例を示す図であ
る。

【図8】 交流係数のグループ化の説明図である。

【図9】 交流係数の2次元ハフマン符号化の説明図で
ある。

【図10】 交流係数のハフマン符号表の例を示す図で
ある。

【図11】 図14(c)の量子化係数の符号化例を示
す図である。

【図12】 出力されるビット列を示す図である。

【図13】 ブロック近似符号化の説明図(1)であ
る。

【図14】 本発明の第2の実施例の構成を示す図であ
る。

【図15】 ブロック近似符号化の説明図(2)であ
る。

【図16】 本発明の第3の実施例を示す図である。

【図17】 第3の実施例の可変長符号化部の構成を示
す図である。

【図18】 従来技術の構成図である。

【符号の説明】

1…1ブロック抽出部、2…AC成分判定部、3…変換
符号化部、4…ブロック近似符号化部、10…ブロック
抽出部、20…直交変換符号化部、21…DCT変換
部、22…量子化部、23…スキャン変換部、24…可
変長符号化部、25…可変長符号バッファ、30…ブロ
ック近似符号化部、33…固定長符号バッファ、34…
サブブロック分割部、40…符号量カウンタ、50…符
号量判定部、51…終了判定部、60…セレクタ、70
…記憶部、80…ゼロ判定部、81…ゼロランカウン
タ、82…グループ番号決定部、83…符号語決定部、
84…符号テーブル、85…切替え部、86…多重化
部、100…ブロック抽出手段、200…可変長符号化
手段、300…固定長符号化手段、400…符号量係数
手段、500…符号量判定手段、600…選択手段、7
00…記憶手段、800…終了判定手段

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号からm×n画素(m,nは正整
    数)の画素ブロックを抽出するブロック抽出手段(10
    0)と、 前記画素ブロックを可変長の符号データに符号化する第
    1の符号化手段(200)と、 前記画素ブロックを固定長の符号データに符号化する第
    2の符号化手段(300)と、 前記第1の符号化手段(200)によって符号化される
    符号語長を逐次計数する符号量計数手段(400)と、 前記符号量計数手段(400)によって計数された符号
    量を第1の閾値と比較して結果を識別情報として出力す
    る符号量判定手段(500)と、 前記識別情報に基づいて、前記第1の符号化手段(20
    0)または前記第2の符号化手段(300)によって生
    成された符号情報のいずれかを選択する選択手段(60
    0)と、 前記選択手段(600)より出力された符号データと前
    記識別情報とを対応づけて記憶する記憶手段(700)
    とを備えたことを特徴とする画像信号の符号化装置。
  2. 【請求項2】 画像信号からm×n画素(m,nは正整
    数)の画素ブロックを抽出するブロック抽出手段(10
    0)と、 前記画素ブロックを可変長の符号データに符号化する第
    1の符号化手段(200)と、 前記画素ブロックを固定長の符号データに符号化する第
    2の符号化手段(300)と、 前記第1の符号化手段(200)によって符号化される
    符号語長を逐次計数する符号量計数手段(400)と、 前記符号量計数手段(400)によって計数された符号
    量を第2の閾値と比較して結果を識別情報として出力す
    る符号量判定手段(500)と、 前記識別情報に基づいて、前記第1の符号化手段(20
    0)または前記第2の符号化手段(300)によって生
    成された符号情報のいずれかを選択する選択手段(60
    0)と、 前記選択手段(600)より出力された符号データと前
    記識別情報とを対応づけて記憶する記憶手段(700)
    と、 前記符号量計数手段(400)によって計数された符号
    量を第3の閾値と比較して前記第1の符号化手段(20
    0)の符号化動作の終了を判定する終了判定手段(80
    0)とを備えたことを特徴とする画像信号の符号化装
    置。
  3. 【請求項3】 前記画像信号の符号化装置は、更に、前
    記第2の符号化手段(300)の前段に、m×n画素の
    画素ブロックをp×q(p,qは正整数でp<mかつq
    <n)画素の部分矩形領域に分割する分割手段を備えた
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像信号の
    符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の閾値は、前記第2の符号化手
    段(300)によって生成される符号量以下に設定され
    た値であることを特徴とする請求項1に記載の画像信号
    の符号化装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の閾値は、前記第2の符号化手
    段(300)によって生成される符号量以上に設定され
    た値であることを特徴とする請求項2に記載の画像信号
    の符号化装置。
  6. 【請求項6】 前記第3の閾値は、前記第2の符号化手
    段(300)によって生成される符号量以下に設定され
    た値であることを特徴とする請求項2に記載の画像信号
    の符号化装置。
  7. 【請求項7】 前記第1の符号化手段(200)は、直
    交変換符号化方式を用いた符号化手段であることを特徴
    とする請求項1または請求項2に記載の画像信号の符号
    化装置。
  8. 【請求項8】 前記第2の符号化手段(300)は、ブ
    ロック近似符号化方式を用いた符号化手段であることを
    特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像信号の
    符号化装置。
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