JPH08336139A - 画像データ処理装置および量子化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ブロック歪みを軽減して良好な画
像品質を確保できる画像データ処理装置および量子化方
法を提供する。 【構成】画像データ記憶装置２に記憶した画像データを
離散コサイン変換装置３により離散コサイン変換し、こ
の離散コサイン変換後のデータの直流成分にバイアス加
算装置１０によりバイアスを加算し、このバイアス加算
された値について直流量子化装置１３により量子化処理
を実行しながら、複数ブロックに対する量子化後の直流
成分と量子化前の直流成分の相対的誤差の累積を累積誤
差算出装置１１で算出し、ここで求められた累積誤差の
最小の量子化データについて符号化装置５により符号化
処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像データの圧縮伸長
処理に用いられる画像データ処理装置および量子化方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像データの圧伸処理を実行する
画像データ処理装置を電子カメラに適用した例として図
４に示すものがある。つまり、このような画像データ処
理装置では、撮像装置１で撮像したデータを画像データ
記憶装置２に書き込むようにしている。そして、この画
像データ記憶装置２に、時系列の信号を周波数系列の信
号に変換する離散コサイン変換および周波数系列の信号
を時系列の信号に変換する離散コサイン変換の逆変換を
行う離散コサイン変換装置３、連続的に変化する信号を
有限個のレベルに置き換える量子化装置４、エントロピ
ー符号化および復号化を行う符号化装置５、符号化され
たデータを記憶する圧縮データ保存装置６および画像デ
ータを表示する表示装置７をデータバスにより接続し、
さらにこれら各装置の動作を制御する制御装置８をそれ
ぞれコントロールバスにより接続している。

【０００３】そして、データ圧縮時には、撮像装置１よ
り取り込まれたデータが画像データが一旦記憶装置２に
書き込まれる。この画像データ記憶装置２の画像データ
は、離散コサイン変換装置３により１ブロック（例えば
８×８）ごとに離散的コサイン変換（ＤＣＴ）され、こ
の変換データは、量子化装置４に送られ、１ブロックの
データに対し、画像の性質に応じて、例えば図５に示す
テーブルの逆数を乗算することによってブロック単位で
量子化され、画像データ記憶装置２に書き戻され、さら
に量子化された画像データは、符号化装置５によってエ
ントロピー符号化され、符号化されたデータが、圧縮デ
ータ保存装置６に転送され保存されるようになる。

【０００４】また、データ伸長時には、圧縮データ保存
装置６に保存された符号化されたデータは、一旦画像デ
ータ記憶装置２に書き込まれ、符号化装置５により復号
化され、再度画像データ記憶装置２に書き込まれ、逆量
子化に用いるデータは、量子化装置４により量子化に用
いたと同様な図５に示すテーブルの値を乗算することで
逆量子化され、さらに逆量子化された画像データは、離
散コサイン変換装置３により離散コサイン変換の逆変換
が行われ、画像データ記憶装置２に書き戻され、この画
像データ記憶装置２にある離散コサイン変換の逆変換さ
れた画像データは、表示装置７により表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
画像データの圧縮伸長処理によると、離散コサイン変換
された画像データは、直流成分と交流成分の周波数系列
信号に変換される。そして、この周波数系列信号を量子
化する際、特に、直流成分の量子化の際に、量子化誤差
によるブロック歪みが発生する。これは、図６（ａ）に
示すように各ブロックの直流成分にバラツキがあって、
それぞれのデータａ1 、ｂ1 、ｃ1 、ｄ1が異なるエリ
アＡ、Ｂに点在するような場合、逆量子化処理によっ
て、同図（ｂ）に示すように、エリアＡ、Ｂ内の各直流
成分のデータａ2 、ｂ2 、ｃ2 、ｄ2は、それぞれのエ
リアＡ、Ｂの中心値Ａ0 、Ｂ0 にシフトされ、この時の
各シフト量（図示線分の長さ）が誤差となって表され
る。これにより、例えば、１ライン横方向の信号レベル
についてみると、図７（ａ）に示す原画段階では、連続
した信号レベルであったものが、同図（ｂ）に示すデー
タ伸長後の各ブロックごとの信号レベルは、ブロック境
界で大きくシフトしてしまうことがあり、これがブロッ
ク歪みとなって画像品質を招くという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ブロック歪みを軽減して良好な画像品質を確保でき
る画像データ処理装置および量子化方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
画像データを直流成分および交流成分の周波数系列信号
に変換する信号変換手段と、この信号変換手段により周
波数系列信号に変換された画像データに所定値を加算す
るバイアス加算手段と、このバイアス加算手段により所
定値が加算された画像データを量子化した後に逆量子化
する局部量子化手段と、この局部量子化手段により逆量
子化された画像データと前記バイアス加算手段により所
定値を加算する前の画像データとの相対的誤差の累積を
求める累積相対誤差算出手段と、この累積相対誤差算出
手段で求められた累積誤差が最小となる前記所定値を加
算された画像データを量子化する量子化手段と、この量
子化手段により量子化された画像データを符号化する符
号化手段とにより構成されている。

【０００８】請求項２記載の発明では、請求項１記載に
おいて、前記バイアス加算手段で所定値を加算するの
は、前記周波数系列信号に変換された画像データの直流
成分である。

【０００９】請求項３記載の発明は、直流成分と交流成
分の周波数系列信号に変換された画像データを量子化す
る量子化方法において、前記周波数系列信号に変換され
た画像データの直流成分に所定値を加算し、この加算画
像データを量子化した後に逆量子化し、該所定値を加算
する前の画像データと該逆量子化した画像データとの相
対誤差が最小となる加算画像データを量子化するように
している。

【００１０】

【作用】この結果、本発明によれば、周波数系列に変換
された信号の直流成分にバイアスを加算しつつ、複数ブ
ロック間の直流成分の相対的な量子化誤差を小さくする
ことにより、画像の各ブロック間信号レベルのシフト量
を軽減することができるようになる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。図１は、本発明を電子カメラに適用した実施例の概
略構成を示すもので、図Ａと同一部分には同符号を付し
ている。

【００１２】この場合、離散コサイン変換装置３には、
直流データ記憶装置９を接続している。この直流データ
記憶装置９は、各ブロックの離散コサイン変換による直
流成分データを一時的に記憶するものである。

【００１３】直流データ記憶装置９には、バイアス加算
装置１０および累積誤差算出装置１１を接続し、バイア
ス加算装置１０には、量子化補助記憶装置１２を接続し
ている。さらに、量子化補助記憶装置１２には、直流量
子化装置１３の他に量子化装置４および累積誤差算出装
置１１を接続している。

【００１４】ここで、バイアス加算装置１０は、周波数
系列信号の直流成分信号に対してバイアス値を加算する
ものである。また、直流量子化装置１３は、周波数系列
信号の直流成分または直流成分にバイアスを加算したデ
ータの量子化および逆量子化を行うものである。そし
て、量子化補助記憶装置１２は、量子化および逆量子化
の処理過程でのデータを一時的に記憶するものである。
さらに、累積誤差算出装置１１は、直流データ記憶装置
９から読み出される、離散コサイン変換後の直流値を、
ｆ0 、ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、……、ｆn 、量子化補助記憶
装置１２から読み出される各ブロックの直流逆量子化後
の値をｇ0 、ｇ1 、ｇ2 、ｇ3 、……、ｇn としたとき
の相対的累積誤差

【００１５】

【数１】 を求めるものである。

【００１６】累積誤差算出装置１１には、累積誤差記憶
装置１４を接続し、この累積誤差記憶装置１４に累積相
対誤差比較装置１５を接続している。ここで、累積誤差
記憶装置１４は、累積誤差算出装置１１で算出される累
積誤差を一時的に記憶するものである。また、累積相対
誤差比較装置１５は、累積誤差記憶装置１４に記憶され
た累積誤差に基づいて比較を行うものである。

【００１７】そして、累積相対誤差比較装置１５での累
積相対誤差の比較結果を制御装置８に与えるようにして
いる。次に、以上のように構成した実施例の動作を説明
する。

【００１８】いま、データ圧縮処理が指示されると、図
２に示すフローチャートが実行される。この場合、ま
ず、ステップ２０１で、撮像装置１により撮像したデー
タを画像データ記憶装置２に書き込む。そして、ステッ
プ２０２で、画像データ記憶装置２に書き込まれた画像
データに対して離散コサイン変換装置３を用いて離散コ
サイン変換を行ない、画像データメモリ２に書き戻し、
また、離散コサイン変換されたデータの直流成分のみ
を、直流データ記憶装置９に書き込む。

【００１９】次に、ステップ２０３で、画像データ記憶
装置２に書き込まれた離散コサイン変換されたデータに
対して、量子化装置４を用いて量子化を行ない、画像デ
ータ記憶装置２に書き戻し、また、ステップ２０４で、
直流量子化装置１３を用いて量子化されたデータの直流
成分の逆量子化を行ない、これを量子化補助記憶装置１
２に書き込む。

【００２０】そして、ステップ２０５で、累積誤差算出
装置１１を用いて、直流データ記憶装置９から読み出さ
れる離散コサイン変換後の直流値を、ｆ0 、ｆ1 、ｆ2
、ｆ3 、……、ｆn 、量子化補助記憶装置１２から読
み出される各ブロックの直流逆量子化後の値をｇ0 、ｇ
1 、ｇ2 、ｇ3 、……、ｇn としたときの相対的累積誤
差

【００２１】

【数２】 を求める。そして、この算出した累積誤差を累積誤差記
憶装置１４に書き込む。

【００２２】次に、ステップ２０６で、直流データ記憶
装置９に記憶された離散コサイン変換された画像データ
の直流成分に対してバイアス加算装置１０を用いてバイ
アス値を加算し、これを量子化補助記憶装置１２に書き
込む。そして、ステップ２０７で、量子化補助記憶装置
１２に書き込まれたバイアス加算された値に対して直流
量子化装置１３を用いて量子化および逆量子化を行な
い、量子化補助記憶装置１２に書き戻す。そして、ステ
ップ２０８で、累積誤差算出装置１１を用いて、直流デ
ータ記憶装置９から読み出される書くブロックの離散コ
サイン変換後の直流値を、ｆ0 、ｆ1 、ｆ2 、ｆ3 、…
…、ｆn 、量子化補助記憶装置１２から読み出される各
ブロックの直流逆量子化後の値をｇ0 、ｇ1 、ｇ2 、ｇ
3 、……、ｇn としたときの相対的累積誤差

【００２３】

【数３】 を求める。そして、この算出した累積誤差を累積誤差記
憶装置１４に書き込む。

【００２４】次に、ステップ２０９で、累積誤差比較装
置１５を用いて、累積誤差記憶装置１４に書き込まれた
累積誤差の比較を行なう。ここで、最後に計算した累積
誤差値が最小であるか否かを判断し、累積誤差値が最小
であれば、ステップ２１０で、量子化補助記憶装置１２
の直流量子化値を画像データ記憶装置２の量子化データ
の直流成分に上書きし、ステップ２１１に進む。一方、
ステップ２０９で、最後に計算した累積誤差値が最小で
なければ、ステップ２１０を通ることなく、直ちにステ
ップ２１１に進む。

【００２５】ステップ２１１では、全バイアス候補につ
いて演算を終了したかを判断するが、ここで、ＹＥＳを
判断するまで、候補とするバイアス値すべてについて、
上述したステップ２０６以降のバイアス加算、直流量子
化、累積誤差算出、累積誤差比較の各動作を繰り返す。

【００２６】その後、ステップ２１１で、ＹＥＳを判断
すると、ステップ２１２で、画像データ記憶装置２の量
子化画像データを符号化装置５によりエントロピー符号
化し、画像データ記憶装置２に書き戻し、さらに、ステ
ップ２１３で、画像データ記憶装置２に記憶された符号
化されたデータを圧縮データ保存装置６に転送して保存
することで、処理を終了する。

【００２７】しかして、このようになデータ圧縮処理で
は、いま、図３（ａ）に示すように各ブロックの直流成
分にバラツキがあって、それぞれのデータａ1 、ｂ1 、
ｃ1、ｄ1 が異なるエリアＡ、Ｂに点在するような場
合、各データａ1 、ｂ1 、ｃ1、ｄ1 について、上述し
たように候補バスアスを加算して相対的な累積誤差値が
最小になるようなデータａ2 、ｂ2 、ｃ2 、ｄ2 を選択
することにより、同図（ｂ）に示すようにすべてのデー
タａ2 、ｂ2 、ｃ2 、ｄ2 が同一エリアＡに位置される
ようになる。そして、この後の逆量子化処理によって、
各直流成分のデータａ2 、ｂ2 、ｃ2 、ｄ2 は、同図
（ｃ）に示すように、同エリアＡの中心値Ａ0 にシフト
され、この時の各シフト量（図示線分の長さ）が誤差と
なって表わされることになる。

【００２８】従って、このようにすれば、各ブロックの
直流成分にバイアスをかけることで、各ブロック間の直
流成分の相対的な量子化誤差を小さくできるので、圧縮
伸長後の画像の各ブロック間での信号レベルのシフトを
軽減することができ、これによりブロック歪みを解消し
て、良好な画像品質を得られるようになる。なお、上述
では、データ圧縮時の動作について述べたが、データ伸
長時の動作は、従来と同様なので、ここでの説明は省略
する。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、周
波数系列に変換された信号の直流成分にバイアスを加算
しつつ、複数ブロック間の直流成分の相対的な量子化誤
差を小さくすることにより、画像の各ブロック間の信号
レベルのシフト量を軽減でき、ブロック歪みを軽減して
良好な画像品質を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す図。

【図２】一実施例の動作を説明するためのフローチャー
ト。

【図３】一実施例の動作を説明するための図。

【図４】従来の画像データ処理装置の一例を示す図。

【図５】従来の画像データ処理装置に用いられる量子化
テーブルの一例を示す図。

【図６】従来の画像データ処理装置の動作を説明するた
めの図。

【図７】従来の画像データ処理装置の動作を説明するた
めの図。

【符号の説明】

１…撮像装置、 ２…画像データ記憶装置、 ３…離散コサイン変換装置、 ４…量子化装置、 ５…符号化装置、 ６…圧縮データ保存装置、 ７…表示装置、 ８…制御装置、 ９…直流データ記憶装置、 １０…バイアス加算装置、 １１…累積誤差算出装置、 １２…量子化補助記憶装置、 １３…直流量子化装置、 １４…累積誤差記憶装置、 １５…累積誤差比較装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを直流成分および交流成分の
   周波数系列信号に変換する信号変換手段と、 この信号変換手段により周波数系列信号に変換された画
   像データに所定値を加算するバイアス加算手段と、 このバイアス加算手段により所定値が加算された画像デ
   ータを量子化した後に逆量子化する局部量子化手段と、 この局部量子化手段により逆量子化された画像データと
   前記バイアス加算手段により所定値を加算する前の画像
   データとの相対的誤差の累積を求める累積相対誤差算出
   手段と、 この累積相対誤差算出手段で求められた累積誤差が最小
   となる前記所定値を加算された画像データを量子化する
   量子化手段と、 この量子化手段により量子化された画像データを符号化
   する符号化手段とを具備したことを特徴とする画像デー
   タ処理装置。
2. 【請求項２】 前記バイアス加算手段で所定値を加算す
   るのは、前記周波数系列信号に変換された画像データの
   直流成分であることを特徴とする請求項１記載の画像デ
   ータ処理装置。
3. 【請求項３】 直流成分と交流成分の周波数系列信号に
   変換された画像データを量子化する量子化方法におい
   て、 前記周波数系列信号に変換された画像データの直流成分
   に所定値を加算し、この加算画像データを量子化した後
   に逆量子化し、該所定値を加算する前の画像データと該
   逆量子化した画像データとの相対誤差が最小となる加算
   画像データを量子化することを特徴とする量子化方法。