JPH09172636A - 符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像データの圧縮伸長を行う際のエッジ成分
の劣化やぼけを防止すること。 【解決手段】 本発明の符号化装置１は、入力した画像
データのエッジ成分を強調するエッジ強調器３と、強調
されたエッジ成分を含む画像データをｎ画素×ｍ画素
（ｎ，ｍは共に自然数）のブロック単位で直交変換する
直交変換手段と、直交変換された後のデータブロックを
所定の量子化テーブルを用いて量子化する量子化手段
と、量子化されたデータブロックを符号化する符号化手
段とを備えており、エッジ強調器３が、入力される画像
データのエッジ成分を量子化手段にて用いられる量子化
テーブルの内容に応じて強調するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データを直交
変換し符号化する符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル画像データを取り扱う際
に記憶容量の削減や通信時間の短縮を図る技術として、
画像圧縮技術、なかでもＩＳＯ／ＩＴＵ−Ｔにより国際
標準として規格化されたＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏ
ｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）アル
ゴリズムが注目を集めている。

【０００３】このアルゴリズムは複数の圧縮・伸長アル
ゴリズムから成るが、このうちのＪＰＥＧ Ｂａｓｅｌ
ｉｎｅ Ｓｙｓｔｅｍの圧縮アルゴリズムについて説明
する。図６はＪＰＥＧ Ｂａｓｅｌｉｎｅ Ｓｙｓｔｅ
ｍによる圧縮器４を説明するブロック図である。

【０００４】この圧縮器４に例えば８画素×８画素のブ
ロック（以下、単にブロックという。）単位で入力され
た画像は、ＤＣＴ器４１に入力される。ＤＣＴ器４１
は、６４個の画素値（図７（ａ）参照）を数１に従って
６４個の空間周波数成分値（図７（ｂ）参照）へと離散
コサイン変換を行う。

【０００５】

【数１】

【０００６】離散コサイン変換によって得られた各空間
周波数成分は、量子化器４２において量子化テーブル４
２ａ内の空間周波数に応じた量子化幅で量子化され、ス
キャン変換器４３において図８に示す順序に従い、低周
波成分から高周波成分へと並んだ１次元データ系列へと
並べ換えられる。

【０００７】並べ換えられた各空間周波数成分のうち、
１次元データ系列の先頭係数（ＤＣ成分）は直前ブロッ
クとの差分が、また２番目以降の係数（ＡＣ成分）は非
零係数の値と該係数の前に連続する零係数の数（以下、
単にゼロランレングスという。）が、ＤＣ成分およびＡ
Ｃ成分に対する符号化テーブル４４ａに基づき符号化器
４４にて符号化される。

【０００８】なお、１次元データ系列の最後尾係数が零
係数であれば、その系列内で最後に符号化する非零係数
の直後に、ＥＯＢ符号と呼ばれる符号を挿入してブロッ
クの符号化を終了し、またその系列内のある非零係数の
ゼロランレングスが１６以上ならば、そのゼロランレン
グスを１６で割った商に等しい個数のＺＲＬ符号と呼ば
れる符号を符号列に加えた後、そのゼロランレングスを
１６で割った余りを新しいゼロランレングスとして符号
化する。この符号化器４４で符号化された各符号は、順
次左詰めで連結される。

【０００９】次に、上記の圧縮器４によって圧縮された
画像データを伸長するＪＰＥＧ Ｂａｓｅｌｉｎｅ Ｓ
ｙｓｔｅｍによる伸長器５を図９のブロック図に基づい
て説明する。すなわち、この伸長器５に入力された圧縮
データは、復号化テーブル５１ａに基づき復号化器５１
によって復号化されて１次元データ系列となり、スキャ
ン変換器５２において８個×８個の係数ブロックとな
る。

【００１０】そして、この係数ブロックは逆量子化テー
ブル５３ａに基づき逆量子化器５３によって逆量子化さ
れた後、ＩＤＣＴ器５４において数２に従い逆離散コサ
イン変換（以下、単にＩＤＣＴという。）され、８画素
×８画素の画像ブロックが復元される。

【００１１】

【数２】

【００１２】なお、上記の圧縮器４における符号化テー
ブル４４ａと伸長器５における復号化テーブル５１ａ、
圧縮器４において量子化テーブル４２ａと伸長器５にお
いて逆量子化テーブル５３ａは同じものを用いている。

【００１３】ところで、ＪＰＥＧ Ｂａｓｅｌｉｎｅ
Ｓｙｓｔｅｍでは、その圧縮率を上げるためＩＳＯ／Ｉ
ＥＣ ＤＩＳ １０９１８−１に例示されているよう
に、高空間周波数側の量子化係数の大ききな量子化テー
ブル４２ａ（図１０参照）、つまり量子化したブロック
の高空間周波数側にほとんど非零係数が存在しなくなる
量子化テーブル４２ａが用いられることが多い。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、文字画や線画
等エッジを多く含む画像を上記量子化テーブルにて量子
化した場合、エッジ特有の高空間周波数成分まで量子化
により零係数となることがあるため、エッジが劣化した
ぼけた画像となるという問題がある。

【００１５】特開平６−９５５３９号公報に開示されて
いる技術では、このような問題を解決するため、入力画
像の各ブロック内にエッジが存在するか否かを検出し、
その検出結果に基づいて量子化係数を制御してエッジが
存在するブロックの圧縮率を小さくしている。

【００１６】しかしながら、この技術では、符号データ
中に量子化テーブルの切替え情報を付加しなければなら
ず圧縮率の低下を招く。また、この技術によって圧縮さ
れた画像データを受け取る側では、符号データ中に付加
された切替え情報を参照して各ブロックの逆量子化に用
いる逆量子化テーブルを切り替えるための構成が別途必
要となり、回路規模の増大を招くとともに、このような
構成を持たない受信端末では圧縮された画像を伸長する
ことができないという問題が生じる。

【００１７】また、特開平７−７４９５４号公報に開示
されている技術では、圧縮対象画像に予めシャープニン
グ処理を施して圧縮し、圧縮データを伸長した後にスム
ージング処理を施すものである。しかしながら、この技
術では、全ブロックに対してシャープニング処理が施さ
れるため、エッジだけでなくノイズまでも強調されてし
まうという問題が生じる。

【００１８】また、圧縮データを受け取る側にスムージ
ング処理を施すための手段が必要となるため、例えば画
像を圧縮して公衆回線等により送受信する場合には上記
スムージング処理手段を有する端末にしか送信できない
ことになる。

【００１９】よって、本発明は画像を受け取る側に特別
な構成を備えなくても、また圧縮データ中に特別な付加
情報を含ませずに、エッジの劣化を抑えることができる
符号化装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために成された符号化装置である。すなわち、本
発明の符号化装置は、入力した画像データのエッジ成分
を強調するエッジ成分強調手段と、このエッジ成分強調
手段により強調されたエッジ成分を含む画像データをｎ
画素×ｍ画素（ｎ，ｍは共に自然数）のブロック単位で
直交変換する直交変換手段と、直交変換手段により直交
変換された後のデータブロックを所定の量子化テーブル
を用いて量子化する量子化手段と、量子化手段により量
子化されたデータブロックを符号化する符号化手段とを
備えており、エッジ成分強調手段が、入力される画像デ
ータのエッジ成分を量子化手段にて用いられる量子化テ
ーブルの内容に応じて強調するものである。

【００２１】このような符号化装置では、エッジ成分強
調手段が、ブロック単位で量子化テーブルの内容に応じ
たエッジ成分の強調を行うことから、エッジ成分を含む
ブロックに対してはエッジ成分を強調した状態での符号
化を図ることになる。これにより、画像を受け取る側は
通常の伸長処理を行うだけでエッジの劣化のない画像を
生成できることになる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の符号化装置にお
ける実施形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明
の符号化装置における実施形態を説明するブロック図、
図２はエッジ強調器の構成を説明するブロック図、図３
はフィルタの構成を説明するブロック図、図４はフィル
タの特性を説明する図、図５はエッジ強調器の特性を説
明する図である。

【００２３】図１に示すように、本実施形態における符
号化装置１は、エッジ検出器２と、エッジ強調器３と、
圧縮器４とから構成される。なお、圧縮器４に関して
は、図６に示す構成と同様なものでよい。

【００２４】エッジ検出器２は、入力端Ａより入力され
た画像データ内のエッジを８画素×８画素のブロック毎
に検出し、エッジを検出した場合にはエッジ強調器３へ
の出力信号ｅｄをアクティブにし、検出しなかった場合
にインアクティブにする。

【００２５】エッジ検出器２におけるエッジ検出として
は、入力ブロック内のある画素とその画素に隣接する画
素との差分（画素間差分）が閾値を越える回数をブロッ
クに渡って累計し、その累計結果が所定値を越えた場合
にそのブロックにエッジが存在すると判断し、所定値以
下の場合にはノイズを含むと判断する。

【００２６】例えば、上記の画素間差分が「１６」を越
える回数を累計し、この「１６」を越える回数の累計が
「８」以上となる場合にエッジを含むと判断し、「１
６」を越える回数の累計が「８」より小さい場合にノイ
ズを含むと判断する。

【００２７】図２に示すように、エッジ強調器３はエッ
ジ検出器２（図１参照）からの出力信号ｅｄを受けるマ
ルチプレクサ３１と、所定の特性を備えたフィルタ３２
とから構成される。マルチプレクサ３１は、先に説明し
たエッジ検出器２（図１参照）からの出力信号ｅｄがア
クティブの場合（エッジを検出した場合）に入力された
画像データをフィルタ３２へ送り、出力信号ｅｄがイン
アクティブの場合（エッジを検出しない場合）に入力さ
れた画像データをフィルタ３２をバイパスするパスを通
してそのまま外部へ出力する切り替えを行っている。

【００２８】図３に示すように、エッジ強調器３（図２
参照）内のフィルタ３２は入力された画像を一時記憶し
ておくラインメモリ３２ａと、マトリクスサイズが３×
３から成る３×３フィルタ３２ｂと、フィルタ係数を記
憶する係数メモリ３２ｃとから構成されている。また、
３×３フィルタ３２ｂは例えば図４に示すような特性と
なっている。

【００２９】エッジ検出器２（図１参照）にてエッジの
存在を検出した場合には、マルチプレクサ３１（図２参
照）に対する出力信号ｅｄがアクティブとなり、図３に
示すフィルタ３２へ画像データが送られることになる。
画像データは、フィルタ３２内の係数メモリ３２ｃから
出力される係数データに基づき３×３フィルタ３２ｂに
よってフィルタリングされて出力される。

【００３０】本実施形態では、フィルタ３２の空間周波
数特性を、圧縮器４の量子化で使用される量子化テーブ
ル４２ａ（図６参照）の特性に応じて決定している。す
なわち、量子化テーブル４２ａの特性が、空間周波数が
高くなるほど量子化幅の大きくなるローパスフィルタ型
のテーブルとなっている場合には、フィルタ３２におけ
る空間周波数特性を、空間周波数が大きくなればなるほ
ど増幅量の大きくなる係数データにしておく。

【００３１】このようなフィルタ３２を通すことで、エ
ッジ成分を含むブロックの画像データはエッジ成分が強
調されたものとなって圧縮器４へ送られることになる。
その後、圧縮器４において、ローパスフィルタ型の量子
化テーブル４２ａに基づき量子化が行われるが、エッジ
を含むブロックはエッジ強調器３によってそのエッジ成
分が強調されたものとなっているため、ローパスフィル
タ型の量子化テーブル４２ａで量子化しても、エッジ成
分の劣化やぼけが発生しないことになる。

【００３２】つまり、本実施形態における符号化装置１
では、圧縮器４を通してもエッジ成分の劣化やぼけのな
い画像データを出力端Ｂから外部へ出力でき、また何の
付加情報も与えていないため、圧縮した画像データを受
ける伸長器５（図９参照）の構成を変更する必要はな
く、そのままの構成で伸長を行えばエッジ成分の劣化や
ぼけのない画像データを再現できることになる。

【００３３】なお、上記説明した実施形態では、３×３
フィルタ３２ｂを用いているが、４×４フィルタあるい
は５×５フィルタ等であっても、またフィルタの形状が
正方形以外であってもよい。また、本実施形態では１つ
のフィルタ３２を用いてフィルタリングを行っている
が、複数のフィルタを用いて全体として量子化テーブル
４２ａの空間周波数特性と逆の特性を持たせるよう各フ
ィルタのフィルタ係数を決定するようにしてもよい。

【００３４】さらに、エッジ検出器２においては、隣接
画素間差分が閾値を越える回数によってエッジを含むか
否かを判定しているが、エッジを検出できれば他の方法
を用いてもよい。また、上記実施形態では８画素×８画
素ブロック単位でエッジ強調を行っているが、ブロック
の単位はこれに限定されるものではない。

【００３５】また、圧縮器４においては、ＪＰＥＧ Ｂ
ａｓｅｌｉｎｅ Ｓｙｓｔｅｍにより画像データの圧縮
を行う構成としているが、直交変換、量子化および符号
化の各過程によって画像データの圧縮を行う構成であれ
ばどのようなものであっても適用可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の符号化装
置によれば次のような効果がある。すなわち、本発明の
符号化装置では、圧縮器４の前で量子化テーブルの特性
に応じたエッジ強調を行っているため、圧縮した画像デ
ータを受け取る側に特別な構成を持たせず、しかも圧縮
した画像データ中に特別な付加情報を含ませずに、エッ
ジ成分の劣化やぼけを抑制できることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の符号化装置の実施形態を説明するブ
ロック図である。

【図２】 エッジ強調器の構成を説明するブロック図で
ある。

【図３】 フィルタの構成を説明するブロック図であ
る。

【図４】 フィルタの特性を説明する図である。

【図５】 エッジ強調器の特性を説明する図である。

【図６】 圧縮器を説明するブロック図である。

【図７】 直交変換を説明する図である。

【図８】 スキャン変換を説明する図である。

【図９】 伸長器を説明するブロック図である。

【図１０】 量子化テーブルの一例を示す図である。

【符号の説明】 １ 符号化装置 ２ エッジ検出器 ３ エッジ強調器 ４ 圧縮器 ３１ マルチプレクサ ３２ フィルタ ３２ａ ラインメモリ ３２ｂ ３×３フィルタ ３２ｃ 係数メモリ ４２ａ 量子化テーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した画像データのエッジ成分を強調
   するエッジ成分強調手段と、該エッジ成分強調手段によ
   り強調されたエッジ成分を含む画像データをｎ画素×ｍ
   画素（ｎ，ｍは共に自然数）のブロック単位で直交変換
   する直交変換手段と、該直交変換手段により直交変換さ
   れた後のデータブロックを所定の量子化テーブルを用い
   て量子化する量子化手段と、該量子化手段により量子化
   された前記データブロックを符号化する符号化手段とを
   備えている符号化装置であって、 前記エッジ成分強調手段は、入力される画像データのエ
   ッジ成分を前記量子化手段にて用いられる量子化テーブ
   ルの内容に応じて強調することを特徴とする符号化装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の符号化装置において、 入力した画像データのエッジ成分を検出するエッジ成分
   検出手段を備えており、該エッジ成分検出手段による検
   出結果に応じて前記エッジ成分強調手段がエッジ成分の
   強調を行うことを特徴とする符号化装置。