JPH09312844A - 画像圧縮方法および画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画像データの画質選択が可能な画像圧縮方
法および画像圧縮装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 動画像データを複数の周波数帯域の画像
データに分解するウェーブレット変換を用いて画像デー
タ間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧
縮方法および画像圧縮装置であって、指定された画質が
絵画的か自然画的かを判定する画質判定ステップＳ３
と、前記指定された画質となすように量子化制御を行う
画像指定量子化ステップＳ４とを有することにより、動
画像データの画質選択が可能な画像圧縮方法および画像
圧縮装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動画像データを複
数の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレット
変換を用いて画像データ間相関を利用した動画像データ
の符号化を行う画像圧縮方法および画像圧縮装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通信媒体や記録媒体の特性を考慮した画
像の高効率符号化技術において、ＤＣＴ（離散コサイン
変換）を用いた技術が盛んに応用されている。しかし、
ＤＣＴを用いた圧縮技術に内在する本質的問題として、
圧縮率を高くするとブロック歪み、モスキート雑音等が
視覚的に認められるという問題があり、圧縮率に限界が
あった。そこで、近年では、圧縮率の向上を図るべく、
新しい圧縮技術が提案され、特にサブバンド符号化の一
つであるウェーブレット変換を用いた圧縮技術（以下、
「ウェーブレット変換圧縮技術」という）が注目されて
いる。ウェーブレット変換を用いると、ブロックの概念
がないため、ＤＣＴで発生していたブロック歪みが無く
なり、視覚的にかなりの画質改善が期待される。

【０００３】ウェーブレット変換圧縮技術による圧縮画
像とＤＣＴによる圧縮画像とを比較した場合、ＤＣＴに
よる圧縮画像はデジタル的な画像となり、圧縮率を高め
ることにより高周波成分で構成された画像となってしま
う。従って、高周波成分は保存されるが、逆に高周波成
分のブロック毎の歪みが生じ、視覚的に目立ってしま
う。一方、ウェーブレット変換圧縮技術による圧縮画像
はアナログ的な画像となり、圧縮率を高めることにより
自然に高周波成分が欠落してくる。つまり、信号周波数
帯域の高周波成分から次第にカットされていく。その結
果として、全体的に解像度が低下していくため、同一の
圧縮率であればＤＣＴと比べて視覚的画質劣化が少なく
なる。

【０００４】図９は、ウェーブレット変換圧縮技術を用
いた従来の画像圧縮装置を示すブロック図である。図９
において、フレームメモリ１は１画面の動画像データを
格納し、セレクタ２は後述のウェーブレット変換部３を
何に接続するかを選択する。ウェーブレット変換部３
は、フレームメモリ１から出力される動画像データをロ
ーパスフィルタとハイパスフィルタとにより２分の１の
画像データに帯域分割し、帯域分割された画像データを
２分の１に間引いてデータ量を削減するウェーブレット
変換処理を複数段階行って１画面の動画像データを複数
段階のサブバンドに分割する。量子化部４はウェーブレ
ット変換部３から出力される画像データを量子化し、逆
量子化部５は量子化部４から出力された量子化データを
ウェーブレット変換後の画像データに復元し、ウェーブ
レット逆変換部６はウェーブレット変換後の画像データ
を動画像データに復元する。可変長符号化部７は量子化
部４からの量子化データのうち発生確率の高いデータに
は多くの情報量を割り当てることにより符号化データ全
体の情報量の削減を図る。動き補償部８は、ウェーブレ
ット逆変換部６で復元した動画像データを複数画素から
成るブロックに分割し、分割したブロック毎に現動画像
データのブロック内構成画素との差分データ値が最小と
なる水平方向および垂直方向の距離を抽出し、差分デー
タを集めて前方画面間予測符号化を行う。

【０００５】次に、以上のように構成された従来の画像
圧縮装置について、以下その動作を説明する。まずウェ
ーブレット変換について図７、図８を用いて説明する。
図７はウェーブレット変換部３を詳細に示すブロック図
であり、図８はウェーブレット空間を示すデータ図であ
る。図７に示されるように、入力画像データｖｉを水平
方向のローパスフィルタ（水平ＬＰＦ）とハイパスフィ
ルタ（水平ＨＰＦ）に入力し、その周波数帯域を２分割
した後、２分の１サブサンプラ１１、１２によりデータ
量を各々２分の１に間引く。次に、サブサンプラ１１、
１２から出力された画像データをそれぞれ垂直方向のロ
ーパスフィルタ（垂直ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（垂
直ＨＰＦ）に入力し、その周波数帯域を２分割した後、
２分の１サブサンプラ２１〜２４によりデータ量を各々
２分の１に間引く。このような処理を繰り返すことによ
り、結果的に生成された係数データは、水平方向および
垂直方向の周波数分割を低周波領域に沿って４分の１に
データ量を低減させたものであり、この係数データが蓄
積されていくことになる。ウェーブレット変換された係
数データを複数の周波数帯域ごとに図８に示す。図７、
図８は３回のウェーブレット変換処理を行った場合を示
す。このように、ウェーブレット変換された係数データ
は水平、垂直方向に分配され、階層化構造を形成する。
伸長処理では、図８に示すＷ３の４つの領域の画像から
Ｗ１の領域の画像へと復号化することにより、低周波成
分に高周波成分を重畳して段階的解像度の向上を実現で
きる変換方法が得られる。

【０００６】次に、図９の画像圧縮装置におけるフレー
ム内符号化処理について説明する。まず入力画像データ
ｖｉはフレームメモリ１に入力され、フレームメモリ１
から出力される入力画像データｖｉはセレクタ２を介し
てウェーブレット変換部３に入力される。上述したよう
にウェーブレット変換部３で変換して得られた各周波数
帯域ごとの係数データは量子化部４で量子化されて量子
化データとなる。可変長符号化部７は、量子化部４から
出力される量子化データのうち発生確率の高いデータに
は多くの情報量を割り当てることにより符号化データ全
体の情報量の削減を図る。このようにしてフレーム内動
画像の圧縮処理が行われる。

【０００７】次に、図９の画像圧縮装置におけるフレー
ム間符号化処理について説明する。フレーム間符号化処
理においては、量子化部４で量子化されたデータ（量子
化データ）を逆量子化部５でウェーブレット変換係数デ
ータに復号化し、ウェーブレット逆変換部６で画像デー
タに復元し、この復元された画像データである前動画像
データとフレームメモリ１に入力される現動画像データ
とを動き補償部８に入力し、動き成分の抽出を行う。具
体的には、上記前動画像データを複数画素から成るブロ
ックに分割し、その分割したブロックごとに上記現動画
像データのブロック内構成画素との差分データ値が最小
となる水平方向および垂直方向のベクトルデータを抽出
し、上記差分データを１画面分集めてセレクタ２を介し
てウェーブレット変換部３へ送り、前述のフレーム内符
号化処理と同様の符号化処理を行う。

【０００８】上述したウェーブレット変換において高圧
縮を実現するためには、量子化部４における量子化のス
テップ値を大きくしたり、割り当てるビットデータ長を
小さくして高周波成分をカットしたりしていたため、自
然画的画質ではあるが絵画的な画質になっていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像圧縮装置および画像圧縮方法では、動画像データに
部分的に周波数成分の違いがあっても圧縮率に応じた一
様の量子化ステップ値を使用して圧縮を行っており、動
画像データの画質が自然画的であるが絵画的でもあると
いうような画質となっており、ユーザが動画像データの
画質を選択することができないという問題点を有してい
た。

【００１０】また、符号量制御を行う場合には伝送する
動画像フレームを間引いたり、量子化ステップ値を変更
して符号量制御を行うために、かえって符号量を制御し
た前後の動画像フレーム間の差分データが大きくなって
データ量が増加し、この増加したデータ量を制御するた
めに動画像データの画質が視覚的に劣化するという問題
点を有していた。

【００１１】この画像圧縮方法および画像圧縮装置で
は、動画像データの画質を選択することができ、符号量
制御において制御前後の動画像フレーム間の差分データ
を少なくすることができ、また、中間周波領域の重要な
動画像データを確保して動画像データの画質が視覚的に
劣化しないことが要求されている。

【００１２】本発明は、動画像データの画質選択が可能
で、符号量制御において制御前後の動画像フレーム間の
差分データを少なくすることができ、また、中間周波領
域の重要な動画像データを確保することにより動画像デ
ータの画質が視覚的に劣化しない画像圧縮方法、およ
び、動画像データの画質選択が可能で、符号量制御にお
いて制御前後の動画像フレーム間の差分データを少なく
することができ、また、中間周波領域の重要な動画像デ
ータを確保することにより動画像データの画質が視覚的
に劣化しない画像圧縮装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の画像圧縮方法は、動画像データを複数の周波
数帯域の画像データに分解するウェーブレット変換を用
いて画像データ間相関を利用した動画像データの符号化
を行う画像圧縮方法であって、指定された画質が絵画的
か自然画的かを判定する画質判定ステップと、前記指定
された画質となすように量子化制御を行う画像指定量子
化ステップとを有するように構成したものである。

【００１４】これにより、動画像データの画質選択が可
能な画像圧縮方法が得られる。また、この課題を解決す
るための本発明の画像圧縮装置は、動画像データを複数
の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレット変
換を用いて画像データ間相関を利用した動画像データの
符号化を行う画像圧縮装置であって、１画面の動画像デ
ータを格納するフレームメモリと、フレームメモリから
出力される動画像データをローパスフィルタとハイパス
フィルタとにより２分の１の画像データに帯域分割し、
帯域分割された画像データを２分の１に間引いてデータ
量を削減するウェーブレット変換処理を複数段階行って
１画面の動画像データを複数段階のサブバンドに分割す
るウェーブレット変換部と、ウェーブレット変換部から
出力される係数データをサブバンド毎に量子化して量子
化データを得る量子化部と、画質を選択指定する画像指
定部と、画像指定部で選択指定された画質に応じて量子
化を制御するための制御信号を出力する指定画像量子化
制御部と、制御信号に基づいて量子化部からの量子化デ
ータを取捨選択して画像指定部で選択指定された画質の
画像データを得る画像指定量子化部と、画像指定量子化
部からの量子化データのうち発生確率の高いデータには
多くの情報量を割り当てることにより符号化データ全体
の情報量の削減を図る可変長符号化部と、画像指定量子
化部から出力された量子化データをウェーブレット変換
後の画像データに復元する逆量子化部と、ウェーブレッ
ト変換後の画像データを動画像データに復元するウェー
ブレット逆変換部と、復元した動画像データを複数画素
から成るブロックに分割し、分割したブロック毎に現動
画像データのブロック内構成画素との差分データ値が最
小となる水平方向および垂直方向の距離を抽出し、差分
データを集めて前方画面間予測符号化を行う動き補償部
とを有するように構成したものである。

【００１５】これにより、動画像データの画質選択が可
能な画像圧縮方法が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、動画像データを複数の周波数帯域の画像データに分
解するウェーブレット変換を用いて画像データ間相関を
利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮方法であ
って、指定された画質が絵画的か自然画的かを判定する
画質判定ステップと、前記指定された画質となすように
量子化制御を行う画像指定量子化ステップとを有するこ
ととしたものであり、動画像データの画質を絵画的画質
とするか自然画的画質とするかの選択に基づいて量子化
がなされるという作用を有する。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、画質判定ステップが絵画的画質である
と判定したときは、画像指定量子化ステップがウェーブ
レット変換後の画像データの輝度成分の高周波成分を除
去して絵画的画質となすこととしたものであり、動画像
データの輝度成分を絵画的画質とするか自然画的画質と
するかの選択がなされるという作用を有する。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、画質判定ステップが絵画的画質である
と判定したときは、画像指定量子化ステップがウェーブ
レット変換後の画像データの色差成分の高周波成分を除
去して絵画的画質となすこととしたものであり、動画像
データの色差成分を絵画的画質とするか自然画的画質と
するかの選択がなされるという作用を有する。

【００１９】請求項４に記載の発明は、動画像データを
複数の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレッ
ト変換を用いて画像データ間相関を利用した動画像デー
タの符号化を行う画像圧縮方法であって、動画像データ
の符号化における符号量が目標符号量よりも大きくなる
場合には視覚的に重要な周波数帯域から順に符号化する
符号化制限ステップを有することとしたものであり、視
覚的に重要でない周波数帯域は除去されることにより符
号量が増加しないという作用を有する。

【００２０】請求項５に記載の発明は、動画像データを
複数の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレッ
ト変換を用いて画像データ間相関を利用した動画像デー
タの符号化を行う画像圧縮方法であって、ウェーブレッ
ト変換後の画像データを量子化して得られた量子化デー
タの低周波領域データおよび中間周波領域データとそれ
ぞれの閾値とを比較して低周波領域データおよび中間周
波領域データに対応する中間周波領域データおよび高周
波領域データの有効、無効を判定し、無効と判定された
データに対してはマスク処理を行うマスク処理ステップ
と、無効と判定された中間周波領域データのうちＤＣ成
分のエッジ部分に当たるデータに対してはマスク処理を
解除するマスク処理解除ステップとを有することとした
ものであり、無効な中間周波領域データと無効な高周波
領域データとはマスク処理されると共にエッジが検出さ
れた中間周波領域データは無効と判定されていてもマス
ク処理が解除されるという作用を有する。

【００２１】請求項６に記載の発明は、動画像データを
複数の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレッ
ト変換を用いて画像データ間相関を利用した動画像デー
タの符号化を行う画像圧縮装置であって、１画面の動画
像データを格納するフレームメモリと、フレームメモリ
から出力される動画像データをローパスフィルタとハイ
パスフィルタとにより２分の１の画像データに帯域分割
し、帯域分割された画像データを２分の１に間引いてデ
ータ量を削減するウェーブレット変換処理を複数段階行
って１画面の動画像データを複数段階のサブバンドに分
割するウェーブレット変換部と、ウェーブレット変換部
から出力される係数データをサブバンド毎に量子化して
量子化データを得る量子化部と、画質を選択指定する画
像指定部と、画像指定部で選択指定された画質に応じて
量子化を制御するための制御信号を出力する指定画像量
子化制御部と、制御信号に基づいて量子化部からの量子
化データを取捨選択して画像指定部で選択指定された画
質の画像データを得る画像指定量子化部と、画像指定量
子化部からの量子化データのうち発生確率の高いデータ
には多くの情報量を割り当てることにより符号化データ
全体の情報量の削減を図る可変長符号化部と、画像指定
量子化部から出力された量子化データをウェーブレット
変換後の画像データに復元する逆量子化部と、ウェーブ
レット変換後の画像データを動画像データに復元するウ
ェーブレット逆変換部と、復元した動画像データを複数
画素から成るブロックに分割し、分割したブロック毎に
現動画像データのブロック内構成画素との差分データ値
が最小となる水平方向および垂直方向の距離を抽出し、
差分データを集めて前方画面間予測符号化を行う動き補
償部とを有することとしたものであり、動画像データの
画質を絵画的画質とするか自然画的画質とするかの選択
に基づいて量子化がなされるという作用を有する。

【００２２】請求項７に記載の発明は、動画像データを
複数の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレッ
ト変換を用いて画像データ間相関を利用した動画像デー
タの符号化を行う画像圧縮装置であって、１画面の動画
像データを格納するフレームメモリと、フレームメモリ
から出力される動画像データをローパスフィルタとハイ
パスフィルタとにより２分の１の画像データに帯域分割
し、帯域分割された画像データを２分の１に間引いてデ
ータ量を削減するウェーブレット変換処理を複数段階行
って１画面の動画像データを複数段階のサブバンドに分
割するウェーブレット変換部と、ウェーブレット変換部
から出力される係数データをサブバンド毎に量子化して
量子化データを得る量子化部と、動画像データの符号化
における符号量が目標符号量よりも大きくなる場合には
視覚的に重要な周波数帯域から順に符号化することによ
り符号量を制限する符号量制御部と、量子化部からの量
子化データのうち発生確率の高いデータには多くの情報
量を割り当てることにより符号化データ全体の情報量の
削減を図る可変長符号化部と、量子化部から出力された
量子化データをウェーブレット変換後の画像データに復
元する逆量子化部と、ウェーブレット変換後の画像デー
タを動画像データに復元するウェーブレット逆変換部
と、復元した動画像データを複数画素から成るブロック
に分割し、分割したブロック毎に現動画像データのブロ
ック内構成画素との差分データ値が最小となる水平方向
および垂直方向の距離を抽出し、差分データを集めて前
方画面間予測符号化を行う動き補償部とを有することと
したものであり、視覚的に重要でない周波数帯域は除去
されることにより符号量が増加しないという作用を有す
る。

【００２３】請求項８に記載の発明は、動画像データを
複数の周波数帯域の画像データに分解するウェーブレッ
ト変換を用いて画像データ間相関を利用した動画像デー
タの符号化を行う画像圧縮装置であって、１画面の動画
像データを格納するフレームメモリと、フレームメモリ
から出力される動画像データをローパスフィルタとハイ
パスフィルタとにより２分の１の画像データに帯域分割
し、帯域分割された画像データを２分の１に間引いてデ
ータ量を削減するウェーブレット変換処理を複数段階行
って１画面の動画像データを複数段階のサブバンドに分
割するウェーブレット変換部と、ウェーブレット変換部
から出力される係数データに対して周波数領域ごとの重
み付けを行ってサブバンド毎に係数データを量子化して
量子化データを得る量子化部と、ウェーブレット変換後
の画像データを量子化して得られた量子化データの低周
波領域データおよび中間周波領域データとそれぞれの閾
値とを比較して低周波領域データおよび中間周波領域デ
ータに対応する中間周波領域データおよび高周波領域デ
ータの有効、無効を判定し、無効と判定されたデータに
対してはマスク処理を行うマスク制御部と、無効と判定
された中間周波領域データのうちＤＣ成分のエッジ部分
に当たるデータに対してはマスク処理を解除するエッジ
検出部と、エッジ検出部からの量子化データのうち発生
確率の高いデータには多くの情報量を割り当てることに
より符号化データ全体の情報量の削減を図る可変長符号
化部と、エッジ検出部においてマスク処理を解除された
量子化データの逆処理をする逆エッジ部と、マスク制御
部においてマスク処理された量子化データの逆処理をす
る逆マスク部と、逆マスク部から出力された量子化デー
タをウェーブレット変換後の画像データに復元する逆量
子化部と、ウェーブレット変換後の画像データを動画像
データに復元するウェーブレット逆変換部と、復元した
動画像データを複数画素から成るブロックに分割し、分
割したブロック毎に現動画像データのブロック内構成画
素との差分データ値が最小となる水平方向および垂直方
向の距離を抽出し、差分データを集めて前方画面間予測
符号化を行う動き補償部とを有することとしたものであ
り、無効な中間周波領域データと無効な高周波領域デー
タとはマスク処理されると共にエッジが検出された中間
周波領域データは無効と判定されていてもマスク処理が
解除されるという作用を有する。

【００２４】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図８を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１による
画像圧縮装置を示すブロック図である。図１において、
フレームメモリ１０１は１画面の動画像データを格納
し、セレクタ１０２は後述のウェーブレット変換部１０
３を何に接続するかを選択する。ウェーブレット変換部
１０３は、フレームメモリ１０１から出力される動画像
データをローパスフィルタとハイパスフィルタとにより
２分の１の画像データに帯域分割し、帯域分割された画
像データを２分の１に間引いてデータ量を削減するウェ
ーブレット変換処理を複数段階行って１画面の動画像デ
ータを複数段階のサブバンドに分割する。量子化部１０
４はウェーブレット変換部１０３から出力される画像デ
ータを量子化し、逆量子化部１０５は後述の画像指定量
子化部１１０から出力された量子化データをウェーブレ
ット変換後の画像データに復元し、ウェーブレット逆変
換部１０６はウェーブレット変換後の画像データを動画
像データに復元する。動き補償部１０７は、ウェーブレ
ット逆変換部１０６で復元した動画像データを複数画素
から成るブロックに分割し、分割したブロック毎に現動
画像データのブロック内構成画素との差分データ値が最
小となる水平方向および垂直方向の距離を抽出し、差分
データを集めて前方画面間予測符号化を行う。可変長符
号化部１０８は画像指定量子化部１１０からの量子化デ
ータのうち発生確率の高いデータには多くの情報量を割
り当てることにより符号化データ全体の情報量の削減を
図る。画像指定部１０９は動画像データの画質をユーザ
が選択指定するためのものであり、画像指定部１０９か
らの指定データは指定画像量子化制御部１１１に入力さ
れ、指定画像量子化制御部１１１は上記指定データに基
づいて画像指定量子化部１１０を制御するための制御信
号ａを出力する。画像指定量子化部１１０は、制御信号
ａにより、画像指定部１０９で指定された画質にしたが
って画像データの量子化を行う。

【００２５】以上のように構成された画像圧縮装置につ
いて、図２を用いてその動作を説明する。図２は図１の
画像圧縮装置の動作を示すフローチャートである。まず
ウェーブレット変換部１０３はフレームメモリ１０１か
らセレクタ１０２を経由して得られる入力画像データｖ
ｉに対してウェーブレット変換を行うことにより周波数
帯域ごとの係数データに変換する（Ｓ１）。次に、量子
化部１０４はウェーブレット変換部１０３で入力画像デ
ータｖｉを変換して得た各周波数帯域ごとの係数データ
に対して量子化を行う（Ｓ２）。次に、指定画像量子化
制御部１１１は画像指定部１０９から指定された画質が
絵画的な画質であるか否かを判定する（Ｓ３、画質判定
ステップ）。絵画的な画質であると判定したとき指定画
像量子化制御部１１１はその旨を示す制御信号ａを画像
指定量子化部１１０に出力する。画像指定量子化部１１
０は絵画的画質であることを示す制御信号ａに基づいて
量子化部１０４からの量子化データの高周波成分を０化
して（除去して）圧縮を行い、絵画的な画質の画像に圧
縮する（Ｓ４、画像指定量子化ステップ）。ステップ３
で画像指定部１０９から指定された画質は絵画的な画質
ではない（自然画的画質である）と判定したときは、指
定画像量子化制御部１１１はその旨を示す制御信号ａを
画像指定量子化部１１０に出力する。画像指定量子化部
１１０は絵画的画質でないことを示す制御信号ａに基づ
いてそのまま量子化データを可変長符号化部１０８に出
力する。可変長符号化部１０８は画像指定量子化部１１
０からの量子化データを可変長符号化する（Ｓ５）。

【００２６】なお、本実施の形態１ではウェーブレット
変換処理を入力画像データｖｉに対して行うとしたが、
入力画像データｖｉは一般に輝度信号と色差信号（色相
および彩度を示す信号）とを有し、ウェーブレット変換
処理を輝度信号のみに対して行ってもよく、また色差信
号のみに対して行ってもよい。また、絵画的な画質とす
るために高周波成分を０化する場合を示し、自然画的な
画質とする場合にはそのまま量子化データを可変長符号
化するとしたが、自然画的な画質とするために低周波成
分を０化するようにしてもよい。

【００２７】以上のように本実施の形態１によれば、画
像指定部１０９で動画像データの画質を指定し、その指
定した画質にしたがって、画像指定量子化部１１０は、
量子化部１０４から出力される量子化データを取捨選択
するようにしたので、動画像データの画質選択、すなわ
ち絵画的画質とするか、自然画的画質とするかを選択す
ることが可能となる。

【００２８】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２による画像圧縮装置を示すブロック図である。図
３において、フレームメモリ１０１、セレクタ１０２、
ウェーブレット変換部１０３、量子化部１０４、逆量子
化部１０５、ウェーブレット逆変換部１０６、動き補償
部１０７、可変長符号化部１０８は図１と同様のものな
ので、同一の符号を付し説明は省略する。符号量制御部
１１２は伝送量を制限するため画像フレームデータの符
号化を符号化する周波数領域を制限して行う。

【００２９】以上のように構成された画像圧縮装置につ
いて、その動作を図４を用いて説明する。図４は図３の
画像圧縮装置の動作を示すフローチャートである。まず
ウェーブレット変換部１０３は、フレームメモリ１０１
からセレクタ１０２を経由して得られる入力画像データ
ｖｉに対してウェーブレット変換を行うことにより、入
力画像データｖｉを周波数帯域ごとの係数データに変換
する（Ｓ１１）。次に、量子化部１０４は、ウェーブレ
ット変換部１０３から出力される各周波数帯域ごとの係
数データに対して量子化を行う（Ｓ１２）。次に、ステ
ップ１１、１２での処理が初回の処理か否かを判定する
（Ｓ１３）。

【００３０】初回であれば、フレーム間符号化処理のた
め、逆量子化部１０５で逆量子化を行ってウェーブレッ
ト変換の係数データを復元する（Ｓ１４）。次に、ウェ
ーブレット逆変換部１０６におけるウェーブレット逆変
換によりステップ１４で得た係数データを画像データに
変換する（Ｓ１５）。これにより前動画像データが復元
されたことになる。次に、動き補償部１０７は、復元さ
れた前動画像データと現動画像データとから差分データ
を算出する（Ｓ１６）。このようにして初回の差分デー
タが得られる。

【００３１】ステップ１３で初回の処理でないと判定し
た場合には、次に差分データを符号化する。差分データ
を符号化する場合はフレーム内符号化処理と同様の処理
でウェーブレット変換による周波数帯域ごとの係数デー
タに分割して符号化を行うが、差分データの符号化量が
目標とする符号量より大きくなる場合は、符号量制御部
１１２は、符号化する周波数領域を視覚的に重要な領域
から順に符号化、つまり高周波領域の係数データは符号
化しないことにより高圧縮すなわち符号量の削減を実現
する（Ｓ１７、符号化制限ステップ）。視覚的に重要な
周波数領域は図８においてＷ３ＬＬ（必須）、Ｗ３Ｌ
Ｈ、Ｗ３ＨＬ、Ｗ３ＨＨ、Ｗ２ＬＨ、Ｗ２ＨＬ、Ｗ２Ｈ
Ｈ、Ｗ１ＬＨ、Ｗ１ＨＬ、Ｗ１ＨＨの順である。これは
一般に人間の視覚にとって低い周波数成分ほど重要であ
り、垂直、水平、斜め成分の中で垂直成分がもっとも視
覚的に認識されやすいという特徴を応用したものであ
る。

【００３２】次に、ステップ１４〜１６で差分データを
作成するに際しては、ステップ１７で符号化することと
した周波数領域以外の領域の係数データにゼロをセット
する（Ｓ１８）。このように、符号化することとした周
波数領域以外の領域の係数データにゼロをセットした後
に合成して前動画像データとの間で差分データを作成す
ることにより、前後動画像データの差分データのデータ
量の増加を押さえることができる。可変長符号化部１０
８は、量子化部１０４から出力された量子化データ（量
子化係数）のうち符号量制御部１１２により指定された
周波数領域の量子化データのみを可変長符号化する（Ｓ
１９）。

【００３３】以上のように本実施の形態２によれば、符
号量制御部１１２により、符号化する周波数領域を視覚
的に重要な領域から順に符号化するようにしたので、前
後動画像データの差分データのデータ量の増加を押さえ
ることができ、画質を劣化させることなく高圧縮率を実
現することができる。

【００３４】（実施の形態３）図５は、本発明の実施の
形態３による画像圧縮装置を示すブロック図である。図
５において、フレームメモリ１０１、セレクタ１０２、
ウェーブレット変換部１０３、逆量子化部１０５、ウェ
ーブレット逆変換部１０６、動き補償部１０７、可変長
符号化部１０８は図１と同様のものなので、同一の符号
を付し説明は省略する。量子化部１０４ａはウェーブレ
ット変換部１０３から出力される係数データに対して周
波数領域ごとの重み付けを行って係数データの量子化を
行う。マスク制御部１１３は、低周波領域から中間周波
領域、中間周波領域から高周波領域の量子化データのう
ち重要なデータを閾値を設けて有効データとして圧縮
し、それ以外の量子化データを無効データとしてスキッ
プして圧縮処理から排除する。エッジ検出部１１４は、
中間周波領域の量子化データは視覚的に重要なデータで
あることから、図８のＷ３ＬＬの係数データ（以下、
「ＤＣ成分」という）のエッジ情報から、マスク処理さ
れてスキップされるデータの中の有効データを予測し、
その予測した有効データのマスク処理を解除する。逆エ
ッジ部１１５はエッジ検出部１１４により有効データと
してマスク処理を解除されたデータの逆処理を行い、逆
マスク部１１６はマスク制御部１１３によりマスク処理
を施されたデータの逆処理を行う。

【００３５】以上のように構成された画像圧縮装置につ
いて、その動作を図６を用いて説明する。図６は図５の
画像圧縮装置の動作を示すフローチャートである。まず
ウェーブレット変換部１０３は、フレームメモリ１０１
からセレクタ１０２を経由して得られる入力画像データ
ｖｉに対してウェーブレット変換を行うことにより、入
力画像データｖｉを周波数帯域ごとの係数データに変換
する（Ｓ２１）。次に、量子化部１０４ａは、ウェーブ
レット変換部１０３から出力される各周波数帯域ごとの
係数データに対して圧縮のための重み付けを行うために
低周波、中間周波、高周波の順に係数データのダイナミ
ックレンジを小さくするように量子化ステップ幅を設定
して量子化を行う（Ｓ２２）。

【００３６】次に、マスク制御部１１３は、量子化され
た係数に対して低周波領域から中間周波領域の有効デー
タを判定するために閾値を設け、低周波成分がその閾値
以上の場合にはその低周波成分に対応する中間周波領域
のデータを有効となし、低周波成分がその閾値以下であ
ることにより有効と判定されなかった中間周波領域のデ
ータをゼロデータ（無効データ）とする（Ｓ２３、マス
ク処理ステップ）。同様の処理を中間周波領域から高周
波領域の量子化係数に対して行う。

【００３７】ステップ２３において低周波領域から中間
周波領域のマスクをかけ過ぎると動画像がぼやけてしま
う。そこで、エッジ検出部１１４においてＤＣ成分のエ
ッジ情報を検出し、中間周波領域のデータで無効データ
と判定されたデータのうちエッジ成分に当たるデータは
有効データとみなしてマスク処理を解除する（Ｓ２４、
マスク処理解除ステップ）。エッジ検出部１１４におけ
るエッジ検出は、隣接データ同士の差分データ値が閾値
以上の場合はエッジ成分と判定する。このエッジ検出の
ための閾値は圧縮率に合わせて変更し得るようにする。

【００３８】次に、エッジ検出部１１４は、ステップ２
３およびステップ２４で無効データと判定されたデータ
を圧縮処理から除去するスキップ処理を行う（Ｓ２
５）。次に、可変長符号化部１０８は、エッジ検出部１
１４から出力された量子化データのうち、より発生確率
の高いデータにはより多くの情報量を割り当てることに
より、データ全体の情報量を削減を図る（Ｓ２６）。

【００３９】以上のように本実施の形態によれば、無効
とされた中間周波領域のデータであっても、エッジ検出
部１１４で検出されたエッジ成分に当たるデータは有効
とみなしてマスク処理を解除するようにしたので、有効
とみなされた僅かの中間周波領域の重要データを増加す
るだけで高画質な動画像を得ることができ、従って、デ
ータ量を殆ど増加させずに高画質な動画像を実現するこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の画像圧縮方法によ
れば、動画像データの画質を絵画的画質とするか自然画
的画質とするかの選択に基づいて量子化がなされるよう
にしたので、動画像データの画質選択が可能となるとい
う有利な効果が得られる。また、動画像データの輝度成
分または色差成分に対して上記選択が行えることによ
り、さらに選択の幅が増すという有利な効果が得られ
る。さらに、ウェーブレット変換後の係数データのうち
視覚的に重要でない周波数帯域のデータを除去するよう
にしたので、前後の動画像フレーム間の差分データを少
なくして符号量を減少することができるという有利な効
果が得られる。さらに、無効とされた中間周波領域の量
子化データであっても、検出されたエッジ成分に当たる
データの場合には有効とされるので、中間周波領域の重
要な動画像データを確保して画質が視覚的に劣化しない
ようにすることができるという有利な効果が得られる。

【００４１】また、本発明の画像圧縮装置によれば、動
画像データの画質を絵画的画質とするか自然画的画質と
するかを画像指定部において選択し、その選択に基づい
て量子化がなされるようにしたので、動画像データの画
質選択が可能となるという有利な効果が得られる。ま
た、動画像データの輝度成分または色差成分に対して上
記選択が行えることにより、さらに選択の幅が増すとい
う有利な効果が得られる。さらに、符号量制御部におい
て、ウェーブレット変換後の係数データのうち視覚的に
重要でない周波数帯域のデータを除去するようにしたの
で、前後の動画像フレーム間の差分データを少なくして
符号量を減少することができるという有利な効果が得ら
れる。さらに、マスク制御部で無効とされた中間周波領
域の量子化データであっても、エッジ検出部で検出され
たエッジ成分に当たるデータの場合には有効とされるの
で、中間周波領域の重要な動画像データを確保して画質
が視覚的に劣化しないようにすることができるという有
利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による画像圧縮装置を示
すブロック図

【図２】図１の画像圧縮装置の動作を示すフローチャー
ト

【図３】本発明の実施の形態２による画像圧縮装置を示
すブロック図

【図４】図３の画像圧縮装置の動作を示すフローチャー
ト

【図５】本発明の実施の形態３による画像圧縮装置を示
すブロック図

【図６】図５の画像圧縮装置の動作を示すフローチャー
ト

【図７】ウェーブレット変換部を詳細に示すブロック図

【図８】ウェーブレット空間を示すデータ図

【図９】従来の画像圧縮装置を示すブロック図

【符号の説明】

１０１ フレームメモリ １０２ セレクタ １０３ ウェーブレット変換部 １０４、１０４ａ 量子化部 １０５ 逆量子化部 １０６ ウェーブレット逆変換部 １０７ 動き補償部 １０８ 可変長符号化部 １０９ 画像指定部 １１０ 画像指定量子化部 １１１ 指定画像量子化制御部 １１２ 符号量制御部 １１３ マスク制御部 １１４ エッジ検出部 １１５ 逆エッジ部 １１６ 逆マスク部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動画像データを複数の周波数帯域の画像デ
   ータに分解するウェーブレット変換を用いて画像データ
   間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮
   方法であって、指定された画質が絵画的か自然画的かを
   判定する画質判定ステップと、前記指定された画質とな
   すように量子化制御を行う画像指定量子化ステップとを
   有する画像圧縮方法。
2. 【請求項２】前記画質判定ステップが絵画的画質である
   と判定したときは、前記画像指定量子化ステップが前記
   ウェーブレット変換後の画像データの輝度成分の高周波
   成分を除去して絵画的画質となす請求項１記載の画像圧
   縮方法。
3. 【請求項３】前記画質判定ステップが絵画的画質である
   と判定したときは、前記画像指定量子化ステップが前記
   ウェーブレット変換後の画像データの色差成分の高周波
   成分を除去して絵画的画質となす請求項１記載の画像圧
   縮方法。
4. 【請求項４】動画像データを複数の周波数帯域の画像デ
   ータに分解するウェーブレット変換を用いて画像データ
   間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮
   方法であって、前記動画像データの符号化における符号
   量が目標符号量よりも大きくなる場合には視覚的に重要
   な周波数帯域から順に符号化する符号化制限ステップを
   有する画像圧縮方法。
5. 【請求項５】動画像データを複数の周波数帯域の画像デ
   ータに分解するウェーブレット変換を用いて画像データ
   間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮
   方法であって、前記ウェーブレット変換後の画像データ
   を量子化して得られた量子化データの低周波領域データ
   および中間周波領域データとそれぞれの閾値とを比較し
   て前記低周波領域データおよび中間周波領域データに対
   応する中間周波領域データおよび高周波領域データの有
   効、無効を判定し、無効と判定されたデータに対しては
   マスク処理を行うマスク処理ステップと、前記無効と判
   定された中間周波領域データのうちＤＣ成分のエッジ部
   分に当たるデータに対してはマスク処理を解除するマス
   ク処理解除ステップとを有する画像圧縮方法。
6. 【請求項６】動画像データを複数の周波数帯域の画像デ
   ータに分解するウェーブレット変換を用いて画像データ
   間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮
   装置であって、１画面の動画像データを格納するフレー
   ムメモリと、前記フレームメモリから出力される動画像
   データをローパスフィルタとハイパスフィルタとにより
   ２分の１の画像データに帯域分割し、前記帯域分割され
   た画像データを２分の１に間引いてデータ量を削減する
   ウェーブレット変換処理を複数段階行って１画面の動画
   像データを複数段階のサブバンドに分割するウェーブレ
   ット変換部と、前記ウェーブレット変換部から出力され
   る係数データを前記サブバンド毎に量子化して量子化デ
   ータを得る量子化部と、画質を選択指定する画像指定部
   と、前記画像指定部で選択指定された画質に応じて量子
   化を制御するための制御信号を出力する指定画像量子化
   制御部と、前記制御信号に基づいて前記量子化部からの
   量子化データを取捨選択して前記画像指定部で選択指定
   された画質の画像データを得る画像指定量子化部と、前
   記画像指定量子化部からの量子化データのうち発生確率
   の高いデータには多くの情報量を割り当てることにより
   符号化データ全体の情報量の削減を図る可変長符号化部
   と、前記画像指定量子化部から出力された量子化データ
   を前記ウェーブレット変換後の画像データに復元する逆
   量子化部と、前記ウェーブレット変換後の画像データを
   動画像データに復元するウェーブレット逆変換部と、前
   記復元した動画像データを複数画素から成るブロックに
   分割し、前記分割したブロック毎に現動画像データのブ
   ロック内構成画素との差分データ値が最小となる水平方
   向および垂直方向の距離を抽出し、前記差分データを集
   めて前方画面間予測符号化を行う動き補償部とを有する
   画像圧縮装置。
7. 【請求項７】動画像データを複数の周波数帯域の画像デ
   ータに分解するウェーブレット変換を用いて画像データ
   間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮
   装置であって、１画面の動画像データを格納するフレー
   ムメモリと、前記フレームメモリから出力される動画像
   データをローパスフィルタとハイパスフィルタとにより
   ２分の１の画像データに帯域分割し、前記帯域分割され
   た画像データを２分の１に間引いてデータ量を削減する
   ウェーブレット変換処理を複数段階行って１画面の動画
   像データを複数段階のサブバンドに分割するウェーブレ
   ット変換部と、前記ウェーブレット変換部から出力され
   る係数データを前記サブバンド毎に量子化して量子化デ
   ータを得る量子化部と、前記動画像データの符号化にお
   ける符号量が目標符号量よりも大きくなる場合には視覚
   的に重要な周波数帯域から順に符号化することにより符
   号量を制限する符号量制御部と、前記量子化部からの量
   子化データのうち発生確率の高いデータには多くの情報
   量を割り当てることにより符号化データ全体の情報量の
   削減を図る可変長符号化部と、前記量子化部から出力さ
   れた量子化データを前記ウェーブレット変換後の画像デ
   ータに復元する逆量子化部と、前記ウェーブレット変換
   後の画像データを動画像データに復元するウェーブレッ
   ト逆変換部と、前記復元した動画像データを複数画素か
   ら成るブロックに分割し、前記分割したブロック毎に現
   動画像データのブロック内構成画素との差分データ値が
   最小となる水平方向および垂直方向の距離を抽出し、前
   記差分データを集めて前方画面間予測符号化を行う動き
   補償部とを有する画像圧縮装置。
8. 【請求項８】動画像データを複数の周波数帯域の画像デ
   ータに分解するウェーブレット変換を用いて画像データ
   間相関を利用した動画像データの符号化を行う画像圧縮
   装置であって、１画面の動画像データを格納するフレー
   ムメモリと、前記フレームメモリから出力される動画像
   データをローパスフィルタとハイパスフィルタとにより
   ２分の１の画像データに帯域分割し、前記帯域分割され
   た画像データを２分の１に間引いてデータ量を削減する
   ウェーブレット変換処理を複数段階行って１画面の動画
   像データを複数段階のサブバンドに分割するウェーブレ
   ット変換部と、前記ウェーブレット変換部から出力され
   る係数データに対して周波数領域ごとの重み付けを行っ
   て前記サブバンド毎に前記係数データを量子化して量子
   化データを得る量子化部と、前記ウェーブレット変換後
   の画像データを量子化して得られた量子化データの低周
   波領域データおよび中間周波領域データとそれぞれの閾
   値とを比較して前記低周波領域データおよび中間周波領
   域データに対応する中間周波領域データおよび高周波領
   域データの有効、無効を判定し、無効と判定されたデー
   タに対してはマスク処理を行うマスク制御部と、前記無
   効と判定された中間周波領域データのうちＤＣ成分のエ
   ッジ部分に当たるデータに対してはマスク処理を解除す
   るエッジ検出部と、前記エッジ検出部からの量子化デー
   タのうち発生確率の高いデータには多くの情報量を割り
   当てることにより符号化データ全体の情報量の削減を図
   る可変長符号化部と、前記エッジ検出部においてマスク
   処理を解除された量子化データの逆処理をする逆エッジ
   部と、前記マスク制御部においてマスク処理された量子
   化データの逆処理をする逆マスク部と、前記逆マスク部
   から出力された量子化データを前記ウェーブレット変換
   後の画像データに復元する逆量子化部と、前記ウェーブ
   レット変換後の画像データを動画像データに復元するウ
   ェーブレット逆変換部と、前記復元した動画像データを
   複数画素から成るブロックに分割し、前記分割したブロ
   ック毎に現動画像データのブロック内構成画素との差分
   データ値が最小となる水平方向および垂直方向の距離を
   抽出し、前記差分データを集めて前方画面間予測符号化
   を行う動き補償部とを有する画像圧縮装置。