JPH1075449A - 画像圧縮装置および画像伸張装置 - Google Patents
画像圧縮装置および画像伸張装置Info
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Abstract
ーブルを利用して、より高画質の画像を再生する。 【解決手段】 例えば8×8個の画素データから成る画
素ブロックR1を、DCT処理回路21においてDCT
変換し、DCT係数R2を量子化処理回路22において
デフォルトの第1の量子化テーブルR3により量子化す
る。最適量子化テーブル生成部27において、最適量子
化テーブルを用いて量子化DCT係数を逆量子化するこ
とにより得られる逆量子化DCT係数とDCT係数との
差である量子化誤差が最小になるようにして、最適量子
化テーブルを生成する。圧縮処理部23において、量子
化DCT係数に対し圧縮処理を施して圧縮画像データを
求め、この圧縮画像データを記録媒体Mに格納する。デ
フォルトの量子化テーブルと最適量子化テーブルを記録
媒体Mに格納する。
Description
画像をJPEGアルゴリズムに準拠して記録媒体に記録
する画像圧縮装置、およびこの記録媒体から再生する装
置等に設けられる画像伸張装置に関する。
理すると、莫大なメモリ容量を必要としたり、またデー
タ通信に要する時間が長くなる。そこで従来、画像デー
タは符号化によって圧縮された後、処理されている。
のひとつとして、JPEG(JointPhotographic Expert
Group )によって勧告されているものがある。このJ
PEGから勧告されているアルゴリズム(JPEGアル
ゴリズム)は、ベースライン・プロセス等の複数のプロ
セスから構成されており、ベースライン・プロセスは、
8ビット精度の原画像を2次元離散コサイン変換(2次
元DCT)およびハフマン符号化を用いて符号化し、画
像情報を送信、受信および再生することができる基本的
な機能である。
成する各ブロックの画素データが2次元DCTされてD
CT係数が求められ、このDCT係数に対し、量子化テ
ーブルによって量子化が施される。すなわちDCT係数
は、量子化テーブルを構成する各量子化係数によって割
算されることにより量子化される。この量子化されたD
CT係数はハフマン符号化され、圧縮画像データとして
例えば記録媒体に記録される。
像の情報の一部が消失するため、再生画像の画質が原画
像よりも劣ることは否めない。そこで量子化テーブルの
各量子化係数の値を小さくすると、量子化されたDCT
係数の値が大きくなるため、再生画像の画質は向上する
が、圧縮データの量が増加するという問題が生じる。一
方、再生画像の画質を評価して、充分な画質が得られる
ように量子化係数の値を設定しなおし、再度データ圧縮
を行うことも可能であるが、このような方法をとると、
画像データの処理時間がかかり、作業効率がよくない。
に発明者は、特開平7−135568号公報において、
量子化DCT係数を逆量子化して得られる逆量子化DC
T係数とDCT係数との誤差、すなわち量子化誤差が最
小値になるような第2の量子化係数を求め、この第2の
量子化係数から成る最適量子化テーブルを生成して、圧
縮画像データとともに記録媒体に記録する画像圧縮装置
を提案した。
テーブルは、1つの画像を全体的に見ると量子化誤差が
最小であるが、1つの画像を構成する個々のブロックで
は必ずしも最適ではない。したがって上述した最適量子
化テーブルを用いた伸張処理では、再現される画像の画
質の向上には限界があり、従来、この画質をさらに向上
させることが望まれていた。
果的に利用することによって、より高画質の画像を再生
することを可能にする画像圧縮装置を提供し、また、こ
の画像圧縮装置によって得られた圧縮画像データを伸張
することができる画像伸張装置を提供することを目的と
している。
圧縮装置は、第1の量子化テーブルを用いて、1つの画
像に関する画像処理データを量子化することにより量子
化画像処理係数を求める量子化手段と、第2の量子化テ
ーブルを用いて量子化画像処理係数を逆量子化すること
により得られる逆量子化画像処理係数が、1つの画像の
全体に関して、画像処理データに近づくように第2の量
子化テーブルを生成する量子化テーブル生成手段と、量
子化画像処理係数に対し圧縮処理を施して圧縮画像デー
タを求め、この圧縮画像データを記録媒体に格納する圧
縮処理手段と、第1および第2の量子化テーブルを記録
媒体に格納する量子化テーブル格納手段とを備えたこと
を特徴としている。
ータに対して2次元DCTを施して求められたDCT係
数である。
第2の量子化テーブルが記録媒体に格納されていること
を示すモード情報を記録媒体に格納する情報格納手段を
備える。
子化画像処理係数と画像処理データとの誤差の自乗和が
最小になるようにして第2の量子化テーブルを求める。
の画像圧縮装置によって得られた圧縮画像データを伸張
する装置であって、圧縮画像データを記録媒体から読み
出して伸張処理を施し、量子化画像処理係数を復元する
伸張処理手段と、量子化画像処理係数の大きさに応じて
第1および第2の量子化係数を選択し、選択された量子
化係数を用いて量子化画像処理係数を逆量子化して逆画
像処理係数を求める逆量子化手段とを備えたことを特徴
としている。
処理係数が境界値よりも小さいとき第2の量子化係数を
選択し、量子化画像処理係数が境界値よりも大きいとき
第1の量子化係数を選択する。
の画像に対応した入力データを複数のブロックに分割し
て圧縮処理する画像圧縮装置であって、入力データに2
次元DCTを施してDCT係数を求める変換手段と、複
数の第1の量子化係数から成る第1の量子化テーブルを
用いてDCT係数を量子化することにより量子化DCT
係数を求める量子化手段と、複数の第2の量子化係数か
ら成る第2の量子化テーブルを用いて量子化DCT係数
を逆量子化することにより得られる逆量子化DCT係数
が、1つの画像に含まれる全ブロックに関して、DCT
係数に近づくように第2の量子化テーブルを生成する量
子化テーブル生成手段と、量子化DCT係数に対し圧縮
処理を施して圧縮画像データを求め、この圧縮画像デー
タを記録媒体に格納する圧縮処理手段と、第1および第
2の量子化テーブルを記録媒体に格納する量子化テーブ
ル格納手段とを備えたことを特徴としている。
第2の量子化テーブルが記録媒体に格納されていること
を示すモード情報を記録媒体に格納する情報格納手段を
備える。
子化DCT係数とDCT係数との誤差の全ブロックにお
ける自乗和が最小になるようにして第2の量子化係数を
求める。
の画像を構成する各ブロックに関して、量子化DCT係
数が境界値よりも小さい場合のみを考慮して第2の量子
化係数を求める。
圧縮装置によって得られた圧縮画像データを伸張する装
置であって、圧縮画像データを記録媒体から読み出して
伸張処理を施し、量子化DCT係数を復元する伸張処理
手段と、量子化DCT係数の大きさに応じて第1および
第2の量子化係数を選択し、選択された量子化係数を用
いて量子化DCT係数を逆量子化してIDCT係数を求
める逆量子化手段とを備えたことを特徴としている。
T係数が境界値よりも小さいとき第2の量子化係数を選
択し、量子化DCT係数が境界値よりも大きいとき第1
の量子化係数を選択する。
を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形態で
ある画像圧縮装置を備えたスチルビデオカメラを示すブ
ロック図である。
によって集光され、被写体像が固体撮像素子(CCD)
12の受光面上に結像される。CCD12の受光面には
多数の光電変換素子が配設され、また光電変換素子の上
面には、例えばR、G、Bの各色フィルタ要素が所定の
方式で配列されて成るカラーフィルタが設けられてお
り、各光電変換素子はひとつの画素データに対応してい
る。被写体像は、各光電変換素子によって所定の色に対
応した電気信号に変換され、A/D変換器13に入力さ
れる。
れた信号は、図示しない信号処理回路によって輝度信号
Yと色差信号Cb、Crとに変換され、画像メモリ14
に入力される。画像メモリ14は、各輝度信号Yおよび
色差信号Cb、Crをそれぞれ格納するために、相互に
独立したメモリ領域に分割されており、各メモリ領域は
1画面分の記憶容量を有している。画像メモリ14に一
旦格納された輝度信号Yおよび色差信号Cb、Crは、
データ圧縮処理のため、まず画像圧縮装置20のDCT
処理部21に入力される。なお、図1ではDCT処理部
21が1つの処理部として示されているが、実際には輝
度信号Yおよび色差信号Cb、Cr毎に独立したDCT
処理部が設けられている。
像データは1画面に関して所定数のブロックに分割さ
れ、ブロック単位で処理される。図2に示すように、各
画素ブロックR1は8×8個の画素データPxyから構成
されており、この画素データは、例えば輝度信号Yを示
している。
タがブロックR1毎に2次元DCTを施され、これによ
り、1つのブロックについて8×8個のDCT係数R2
(画像処理データ)が求められる。DCT係数R2のマ
トリクスにおいて、左隅のDCT係数データ(−12
1)はDC(直流)成分を、また、それ以外のDCT係
数データはAC(交流)成分を示している。またこのマ
トリクスにおいて、右側ほど画像の水平方向の空間周波
数が高い成分を示し、下側ほど画像の垂直方向の空間周
波数が高い成分を示している。
数R2は、量子化処理部22において、デフォルトの量
子化テーブル(Qy,Qc)R3により量子化される。量子
化テーブルR3は輝度信号Yおよび色差信号Cb、Cr
毎に設けられ、それぞれ8×8個の量子化係数により構
成されており、DCT係数R2の各成分は、対応する量
子化係数によって割算され、量子化される。すなわちD
CT係数R2の成分の数は量子化係数と同数である。量
子化DCT係数R4の各成分は四捨五入されて整数化さ
れ、したがって量子化DCT係数R4において、画像情
報の一部は消失している。
DCT係数R4は、圧縮処理部23に入力され、所定の
アルゴリズムによりハフマン符号化される。このハフマ
ン符号化により得られた圧縮画像データは、記録媒体M
の圧縮画像データ記録領域M1に格納される。一方、デ
フォルトの量子化テーブルQy 、Qc は記録媒体Mの第
1のテーブル記録領域M2に格納される。なおハフマン
符号化は従来公知であるので、その説明は省略する。
処理部23に入力される一方、DCT処理部21から出
力されるDCT係数R2とともに、最適量子化係数計算
部26に入力される。最適量子化係数演算部26では、
次に述べるように、量子化誤差が最小になるような最適
量子化テーブルが演算される。
し、またi番目のブロックにおいて、DCT係数R2の
マトリクスをSiuv 、量子化DCT係数R4のマトリク
スをriuv とする。また、量子化DCT係数に量子化テ
ーブルを乗じることによって得られる逆量子化DCT係
数のマトリクスをS'iuv とする。量子化誤差の自乗和
Euvを1画面について求めると、 Euv=Σ(S'iuv −Siuv )2 =Σ(riuv ×Quv−Siuv )2 (1) となる。ただし、Σは1画面を構成する全てのブロック
についての総和を示している。
をQ'uvとすると、これは(2)式を0とおいて、式を
変形することにより求められる。すなわち、 Q'uv=round(Σriuv ・Siuv /Σriuv 2) (3) ただし、round は四捨五入して整数化することを意味す
る。
トリクスの各成分が演算される。最適量子化テーブル生
成部27では、この演算結果に基づいて輝度信号Yに関
する最適量子化テーブルQsyと色差信号Cr、Cbに関
する最適量子化テーブルQscとが生成される。これらの
最適量子化テーブルQsy、Qscは、量子化テーブル記録
処理部28において所定のフォーマットに従ったデータ
に変換され、記録媒体Mの第2のテーブル記録領域M3
に記録される。
最適量子化テーブルQsy、Qscが記録媒体Mに格納され
ていることを示すモード情報MIが、情報記述処理部2
9において所定のフォーマットに従ったデータに変換さ
れ、記録媒体Mの情報記録部M4に格納される。
の概略構成を示す図である。記録媒体Mの圧縮画像デー
タ記録領域M1から読み出された輝度データYと色差デ
ータCb、Crの圧縮画像データは、伸張処理部31に
おいて復号され、それぞれ量子化DCT係数に復元され
る。この復号は、ハフマン符号化とは逆の作用であり、
従来公知である。復号によって得られた量子化DCT係
数は、輝度データ用の逆量子化処理部32または色差デ
ータ用の逆量子化処理部33において、それぞれデフォ
ルトの量子化テーブルQy、Qc(または最適量子化テ
ーブルQsy、Qsc)を用いて逆量子化され、逆量子化D
CT係数に変換される。これらの逆量子化DCT係数
は、IDCT処理部34において2次元DCTの逆変換
(すなわち2次元IDCT)を施され、それぞれ輝度デ
ータY、色差データCb、Crに変換される。
録領域M2、M3には、デフォルトの量子化テーブルQ
y、Qcと最適量子化テーブルQsy、Qscがそれぞれ格
納されている。逆量子化処理部32、33ではスイッチ
35、36の作用により、デフォルトの量子化テーブル
Qy、Qcまたは最適量子化テーブルQsy、Qscが用い
られる。
は、スイッチ35を介して逆量子化処理部32に入力さ
れ、色差データ用の量子化テーブルQc、Qscは、スイ
ッチ36を介して逆量子化処理部33に入力される。ス
イッチ35、36はモード切替装置37から出力される
切替指令信号に応じて切り替えられる。モード切替装置
37には、表示装置38と選択ボタン39が接続されて
いる。記録媒体Mの情報記録領域M4から読み出された
モード情報MIに基づいて、表示装置38のディスプレ
イ画面上にはデフォルトの量子化テーブルQy、Qcと
最適量子化テーブルQsy、Qscを選択可能である旨が表
示される。この表示に従って、オペレータが選択ボタン
39を操作することにより、スイッチ35、36が切り
替えられる。
テーブルQy、Qc側(図3の破線により示す状態)に
切り替えられたとき、逆量子化処理部32、33では、
これらの量子化テーブルQy、Qcを用いて逆量子化が
行われる。これに対してスイッチ35、36が最適量子
化テーブルQsy、Qsc側(図3の実線により示す状態)
に切り替えられたとき、逆量子化処理部32、33では
量子化テーブルQsy、Qscを用いて逆量子化が行われ
る。
量子化DCT係数R5と、逆量子化処理部32において
得られる逆量子化DCT係数R6と、IDCT処理部3
4において得られるIDCT係数R7とを例示してい
る。この例は量子化DCT係数R5をデフォルトの量子
化テーブルR3を用いて逆量子化した場合を示してい
る。
ルトの量子化テーブルR3に含まれる対応した量子化係
数Qvuを乗じることによって逆量子化され、逆量子化D
CT係数R6に変換される。この逆量子化DCT係数R
6は、図2のDCT係数R2に対応しており、IDCT
処理部34においてIDCTを施され、IDCT係数R
7に変換される。このIDCT係数R7は、図2の画素
ブロックR1に対応する。
子化DCT係数R5を、最適量子化テーブルR13を用
いて逆量子化した場合を示している。図2、4および5
を比較することから理解されるように、最適量子化テー
ブルR13を用いた場合の逆量子化DCT係数R16
は、デフォルトの量子化テーブルR3を用いた場合の逆
量子化DCT係数R6よりも、量子化前のDCT係数R
2に近い値を有している。また同様に、最適量子化テー
ブルR13を用いた場合のIDCT係数R17は、デフ
ォルトの量子化テーブルR3を用いた場合のIDCT係
数R7よりも、原画像の画素ブロックR1の画素データ
Pxyに近い値を有している。
域M2、第2のテーブル記録領域M3およびパラメータ
格納領域M5の構成を示す図である。
G1と第2グループG2と第3グループG3とから成
る。コンポーネント識別情報C1 は、第1グループG1
に、輝度データYに関するパラメータが格納されている
ことを示している。H1 は水平サンプリング・ファクタ
を示し、V1 は垂直サンプリング・ファクタを示してい
る。Tq1は量子化テーブルの選択情報、すなわち輝度デ
ータYに関する量子化テーブルが格納された第1のテー
ブル記録領域M2の量子化テーブル番号の値を示してい
る。
第2グループG2に色差データCbに関するパラメータ
が格納されていることを示している。H2 、V2 は水平
サンプリング・ファクタおよび垂直サンプリング・ファ
クタを示している。Tq2は、色差データCbに関する量
子化テーブルの選択情報である。またコンポーネント識
別情報C3 は、第3グループG3に色差データCrに関
するパラメータが格納されていることを示している。H
3 、V3 は水平サンプリング・ファクタおよび垂直サン
プリング・ファクタを示している。Tq3は、色差データ
Crに関する量子化テーブルの選択情報である。
ようにデフォルトの量子化テーブルQy、Qcを記録す
るための領域である。第1の量子化テーブル番号のアド
レスには「0」(符号A0)が格納され、この量子化テ
ーブル番号に続いて、輝度データYの量子化に用いられ
る量子化テーブルQyを構成する64個の量子化係数Q
0,Q1,... Q63が格納されている。また第2の量子化テ
ーブル番号のアドレスには「1」(符号A1)が格納さ
れ、これに続いて、色差データCb、Crの量子化に用
いられる量子化テーブルQcを構成する64個の量子化
係数Q0,Q1,... Q63が格納されている。
量子化テーブルQsy、Qscを記録するための領域であ
る。第3の量子化テーブル番号のアドレスには「2」
(符号A2)が格納され、これに続いて、輝度データY
の量子化に用いられる量子化テーブルQsyを構成する6
4個の量子化係数Q0,Q1,... Q63が格納されている。
また第4の量子化テーブル番号のアドレスには「3」
(符号A3)が格納され、これに続いて、色差データC
b、Crの量子化に用いられる量子化テーブルQscを構
成する64個の量子化係数Q0,Q1,... Q63が格納され
ている。
q1、Tq2、Tq3に0〜3のいずれかの数値をセットする
ことにより、所定の量子化テーブルQy、Qc、Qsy、
Qscが選択される。この量子化テーブルの選択情報T
q1、Tq2、Tq3に対する数値のセットは、図3における
スイッチ35、36を切り替えに対応している。
ャートである。ステップ101では、記録媒体Mの情報
記録領域M4に格納されたデータが読み出される。ステ
ップ102では、このデータに基づいて、モード情報M
Iが格納されているか否かが判別される。モード情報M
Iが格納されている場合、ステップ103が実行され、
表示装置28のディスプレイ画面上に「デフォルトの量
子化テーブルを用いるか、あるいは最適量子化テーブル
を用いるか」を示すメッセージが表示される。
作され、画像伸張処理のモードが選択される。この選択
ボタン29によって最適量子化テーブルを用いるモード
(すなわち高画質のモード)が選択されたとき、ステッ
プ107において、最適量子化テーブルQsy、Qscを用
いて伸張処理が実行され、この画像伸張処理の動作は終
了する。一方、選択ボタン29によって高画質のモード
が選択されないとき、またステップ102においてモー
ド情報MIが格納されていないと判定されたとき、ステ
ップ106において、デフォルトの量子化テーブルQ
y、Qcを用いて伸張処理が実行される。
張処理においてデフォルトの量子化テーブルQy、Qc
を用いると、通常の画質の原画像を復元可能であり、し
たがって記録媒体Mに格納された画像データに対し、従
来の伸張装置を用いて伸張処理を施しても、通常の伸張
処理を実行することができる。また、選択ボタン39と
スイッチ35、36を備えた画像伸張装置によって伸張
処理を行う場合には、最適量子化テーブルQsy、Qscを
用いることができるため、より原画像に近い画像を再生
することができる。
おいて、デフォルトの量子化テーブルQy、Qcと最適
量子化テーブルQsy、Qscの一方のみを用いていたが、
このような構成によると、次に述べるように、再生画像
の画質には一定の限界が生じる。
係数Quvが12である場合と11である場合における、
量子化DCT係数ruvとDCT係数Suvの関係を示して
いる。例えば、量子化係数Quvが12であるとき、DC
T係数Suvが30〜41であれば量子化DCT係数ruv
は3となり、量子化係数Quvが11であるとき、DCT
係数Suvが28〜38であれば量子化DCT係数ruvは
3となる。
て、デフォルトの量子化テーブルQy、Qcに含まれる
量子化係数Quv=12が、(3)式に従って求められた
最適量子化テーブルQsy、Qscでは量子化係数Q'uv=
11に変更されたと仮定する。画像圧縮装置20のDC
T処理部21(図1参照)から出力されたDCT係数S
uvが78〜89であった場合、これは量子化処理部22
において量子化係数Quv=12によって量子化され、量
子化DCT係数ruv=7となる。この量子化DCT係数
ruv=7は、画像伸張装置の逆量子化処理部32(図3
参照)において最適量子化テーブルの量子化係数Q'uv
=11によって逆量子化されると、S'uv=7×11=
77となり、元のDCT係数Suvの78〜89の範囲か
ら外れている。
のDCT係数Suvがとるべき値の範囲から外れること
は、量子化誤差となり、伸張処理によって復元された画
像の画質を低下させる原因となる。すなわち、このよう
な場合はむしろデフォルトの量子化テーブルQy、Qc
を用いた方が量子化誤差が小さくなり、画質の低下を防
止できる。
子化DCT係数ruvを量子化係数Quv=11によって逆
量子化したことにより得られる逆量子化DCT係数S'
uvとの関係を示している。図9と図8の対比から理解さ
れるように、逆量子化DCT係数S'uvが元のDCT係
数Suvから外れる現象は、最適量子化テーブルの量子化
係数Q'uv=11の場合、量子化DCT係数ruv≧7に
おいて生じ、他の量子化係数Q'uvの場合においても量
子化DCT係数ruvが大きい場合に発生しやすい。逆量
子化DCT係数が元のDCT係数Suvから外れるか否か
の境界となる量子化DCT係数ruvは、量子化係数Quv
が偶数の場合、(Quv/2+1)であり、量子化係数Q
uvが奇数の場合、((Quv−1)/2+1)である。
DCT係数ruvの大きさに応じて、デフォルトの量子化
テーブルQy、Qcに含まれる第1の量子化係数と最適
量子化テーブルQsy、Qscに含まれる第2の量子化係数
とから一方を選択し、量子化誤差を最小限に抑えてい
る。
装置による伸張処理において実行される、量子化DCT
係数riuv を逆量子化するプログラムのフローチャート
を示している。
るブロックの番号を示すパラメータiが0に定められ
る。ステップ102では、8×8のマトリクスの縦方向
の位置を示すパラメータvが0に定められ、ステップ1
03では、8×8のマトリクスの横方向の位置を示すパ
ラメータuが0に定められる。
iuv を逆量子化するための量子化係数Quvの値が偶数で
あるか否かが判定される。量子化係数Quvの値が偶数で
あるとき、ステップ105が実行され、量子化DCT係
数riuv の絶対値が第1の境界値(Quv/2+1)以上
であるか否かが判定される。量子化DCT係数riuvの
絶対値が第1の境界値以上であるとき、ステップ107
が実行され、 S'iuv =riuv ×Quv に従って逆量子化DCT係数S'iuv が求められる。す
なわちデフォルトの量子化テーブルの量子化係数Quvを
用いて逆量子化が行われる。ステップ105において量
子化DCT係数riuv の絶対値が第1の境界値よりも小
さいと判断されたとき、ステップ108において、最適
量子化テーブルの量子化係数Q'uvを用いて、 S'iuv =riuv ×Q'uv に従って逆量子化DCT係数S'iuv が求められる。
化係数Quvの値が奇数であると判定されたとき、ステッ
プ106が実行される。ステップ106では、量子化D
CT係数riuv の絶対値が第2の境界値((Quv−1)
/2+1)以上であるか否かが判定され、量子化DCT
係数riuv の絶対値が第2の境界値以上であればステッ
プ107において、デフォルトの量子化テーブルの量子
化係数Quvを用いて逆量子化が行われる。ステップ10
6において量子化DCT係数riuv の絶対値が第2の境
界値よりも小さいと判断された場合、ステップ108に
おいて、最適量子化テーブルの量子化係数Q'uvを用い
て逆量子化が行われる。
けインクリメントされる。ステップ112ではパラメー
タuが8以上であるか否かが判定され、パラメータuが
8に達していないとき、ステップ104へ戻り、次のパ
ラメータuに関してステップ104〜111が実行され
る。
以上であると判定されたとき、ステップ113におい
て、パラメータvが1だけインクリメントされる。ステ
ップ114ではパラメータvが8以上であるか否かが判
定され、パラメータvが8に達していないとき、ステッ
プ103へ戻り、次のパラメータvに関してステップ1
03〜113が実行される。
以上であると判定されたとき、ステップ115におい
て、パラメータiが1だけインクリメントされる。ステ
ップ116では、パラメータiが全ブロック数以上であ
るか否かが判定され、パラメータiが全ブロック数に達
していないとき、すなわち全ブロックに関して逆量子化
が完了していないとき、ステップ102へ戻り、次のブ
ロックに関してステップ102〜115が実行される。
ブロック数以上であると判定されたとき、全ブロックに
関して逆量子化が完了しているので、このプログラムは
終了する。
される逆量子化の例を示している。この図において、選
択量子化テーブルR23は、図10のプログラムのステ
ップ105、106における判定の結果、選択された量
子化係数Quv、Q'uvから成る量子化テーブルである。
すなわち選択量子化テーブルR23は図10のプログラ
ムにおいて、1つのブロックについてステップ103〜
114のループの実行が完了することによって得られ
る。なお、選択量子化テーブルR23において括弧で括
った数字(例えばQ"3 0 =(8))はデフォルトの量子
化テーブルR3(図4参照)に含まれる量子化係数であ
り、括弧で括らない数字(例えばQ20=5)は最適量子
化テーブルR13(図5参照)に含まれる量子化係数で
ある。
は、選択量子化テーブルR23によって逆量子化され、
これにより逆量子化DCT係数R26が得られる。逆量
子化DCT係数R26はIDCTを施され、IDCT係
数R27に変換される。図2、5および11を比較する
ことから理解されるように、選択量子化テーブルR23
を用いた場合の逆量子化DCT係数R26は、最適量子
化テーブルR13を用いた場合の逆量子化DCT係数R
16よりも、量子化前のDCT係数R2に近い値を有し
ている。また同様に、選択量子化テーブルR23を用い
た場合のIDCT係数R27は、最適量子化テーブルR
13を用いた場合のIDCT係数R17よりも、原画像
の画素ブロックR1の画素データPxyに近い値を有して
いる。
DCT係数riuv が境界値よりも小さいとき最適量子化
テーブルの量子化係数Q'uvを選択し、量子化DCT係
数riuv が境界値以上であるときデフォルトの量子化テ
ーブルの量子化係数Quvを選択している。したがって、
量子化DCT係数riuv が大きい場合に量子化誤差が大
きくなりやすい現象を極力防止することができ、これに
より伸張処理においてより原画像に近い画像を再生する
ことが可能となり、再生画像の画質を向上させることが
できる。
おいて、量子化DCT係数riuv の大きさに応じて、最
適量子化テーブルの量子化係数Q'uvと、デフォルトの
量子化テーブルの量子化係数Quvとの一方を選択してい
る。このような構成の場合、最適量子化テーブルのマト
リクスの各成分を求める(3)式の演算は、量子化DC
T係数riuv が境界値よりも大きいときは、デフォルト
の量子化テーブルを用いるため考慮する必要がない。す
なわち次に述べる第3の実施形態では、圧縮処理におい
て最適量子化テーブルを生成する際、量子化DCT係数
riuv が境界値よりも大きい場合のみを考慮し、これに
より、さらに改良された最適量子化テーブルを生成する
ことができる。
ある画像圧縮装置による圧縮処理において実行される、
最適量子化テーブルを生成するプログラムのフローチャ
ートを示している。
るブロックの番号を示すパラメータiが0に定められる
とともに、(3)式の分子と分母の、ステップ208に
おける加算前の値E1uv 、E2uv がそれぞれ0に定めら
れる。ステップ202では、8×8のマトリクスの縦方
向の位置を示すパラメータvが0に定められ、ステップ
203では、8×8のマトリクスの横方向の位置を示す
パラメータuが0に定められる。
お、round は四捨五入して整数化することを意味する。
が偶数であるか否かが判定される。量子化係数Quvの値
が偶数であるとき、ステップ206が実行され、量子化
DCT係数riuv の絶対値が第1の境界値(Quv/2+
1)以上であるか否かが判定される。量子化DCT係数
riuv の絶対値が第1の境界値未満であるとき、ステッ
プ208が実行され、 E1uv =E1uv +riuv ×Siuv E2uv =E2uv +riuv ×riuv に従って(3)式の分子と分母の値が演算される。一
方、ステップ206において量子化DCT係数riuv の
絶対値が第1の境界値以上であると判断されたとき、ス
テップ208はスキップされる。
化係数Quvの値が奇数であると判定されたとき、ステッ
プ207において、量子化DCT係数riuv の絶対値が
第2の境界値((Quv−1)/2+1)以上であるか否
かが判定される。量子化DCT係数riuv の絶対値が第
2の境界値未満であればステップ208が実行され、量
子化DCT係数riuv の絶対値が第2の境界値以上であ
ればステップ208はスキップされる。
けインクリメントされる。ステップ212ではパラメー
タuが8以上であるか否かが判定され、パラメータuが
8に達していないとき、ステップ204へ戻り、次のパ
ラメータuに関してステップ204〜211が実行され
る。
以上であると判定されると、ステップ213においてパ
ラメータvが1だけインクリメントされる。ステップ2
14ではパラメータvが8以上であるか否かが判定さ
れ、パラメータvが8に達していないとき、ステップ2
03へ戻り、次のパラメータvに関してステップ203
〜213が実行される。
以上であると判定されたとき、ステップ215におい
て、パラメータiが1だけインクリメントされる。ステ
ップ216では、パラメータiが全ブロック数以上であ
るか否かが判定され、パラメータiが全ブロック数に達
していないとき、すなわち全ブロックに関して逆量子化
が完了していないとき、ステップ202へ戻り、次のブ
ロックに関してステップ202〜215が実行される。
ブロック数以上であると判定されたとき、パラメータ
u、vの全てについてE1uv 、E2uv が求められたの
で、ステップ217〜223において最適量子化テーブ
ルが生成される。
められ、ステップ218ではパラメータuが0に定めら
れる。ステップ219では、 Q'uv=round (Eiuv /E2uv ) に従って、量子化係数Q'uvが求められる。
けインクリメントされる。ステップ221ではパラメー
タuが8以上であるか否かが判定され、パラメータuが
8に達していないとき、ステップ219へ戻り、次のパ
ラメータuに関して量子化係数Q'uvが求められる。ス
テップ221においてパラメータuが8以上であると判
定されると、ステップ222においてパラメータvが1
だけインクリメントされる。ステップ222ではパラメ
ータvが8以上であるか否かが判定され、パラメータv
が8に達していないとき、ステップ218へ戻り、次の
パラメータvに関して量子化係数Q'uvが求められる。
ステップ223においてパラメータvが8以上であると
判定されると、パラメータu、vの全てについて量子化
係数Q'uvが求められて最適量子化テーブルが完成した
ため、このプログラムは終了する。
子化DCT係数riuv が境界値よりも大きい場合、すな
わち伸張処理において最適量子化テーブルが用いられる
場合のみを考慮して最適量子化テーブルを生成している
ため、第2の実施形態よりもさらに原画像に近い画像を
再生することができる最適量子化テーブルが得られる。
ルゴリズムに従って圧縮する装置に本発明を適用したも
のであったが、本発明は他のアルゴリズムに従ってデー
タを圧縮する装置にも適用できる。
トの量子化テーブルと最適量子化テーブルを使い分ける
ことにより、原画像により近い画像を再生することが可
能になる。
備えたスチルビデオカメラを示すブロック図である。
理の例を示す図である。
示すブロック図である。
理の例を示す図である。
示す図である。
ーブル記録領域およびパラメータ格納領域の構成を示す
図である。
る。
2である場合と11である場合における、量子化DCT
係数ruvとDCT係数Suvの関係を示す図てある。
数ruvを量子化係数Quv=11によって逆量子化したこ
とにより得られる逆量子化DCT係数S'uvとの関係を
示す図である。
CT係数ruvを逆量子化するプログラムを示すフローチ
ャートである。
化の例を示す図である。
縮処理において実行される、最適量子化テーブルを生成
するプログラムの前半部分を示すフローチャートであ
る。
ローチャートである。
の画像圧縮装置によって得られた圧縮画像データを伸張
する装置であって、圧縮画像データを記録媒体から読み
出して伸張処理を施し、量子化画像処理係数を復元する
伸張処理手段と、量子化画像処理係数の大きさに応じて
第1および第2の量子化テーブルを選択し、選択された
量子化テーブルを用いて量子化画像処理係数を逆量子化
して逆画像処理係数を求める逆量子化手段とを備えたこ
とを特徴としている。
処理係数が境界値よりも小さいとき第2の量子化テーブ
ルを選択し、量子化画像処理係数が境界値以上のとき第
1の量子化テーブルを選択する。
子化DCT係数とDCT係数との誤差の全ブロックにお
ける自乗和が最小になるようにして第2の量子化テーブ
ルを求める。
の画像を構成する各ブロックに関して、量子化DCT係
数が境界値よりも小さい場合のみを考慮して第2の量子
化テーブルを求める。
圧縮装置によって得られた圧縮画像データを伸張する装
置であって、圧縮画像データを記録媒体から読み出して
伸張処理を施し、量子化DCT係数を復元する伸張処理
手段と、量子化DCT係数の大きさに応じて第1および
第2の量子化テーブルを選択し、選択された量子化テー
ブルを用いて量子化DCT係数を逆量子化して逆量子化
DCT係数を求める逆量子化手段とを備えたことを特徴
としている。
T係数が境界値よりも小さいとき第2の量子化テーブル
を選択し、量子化DCT係数が境界値以上のとき第1の
量子化テーブルを選択する。
ルトの量子化テーブルR3に含まれる対応した量子化係
数Quvを乗じることによって逆量子化され、逆量子化D
CT係数R6に変換される。この逆量子化DCT係数R
6は、図2のDCT係数R2に対応しており、IDCT
処理部34においてIDCTを施され、IDCT係数R
7に変換される。このIDCT係数R7は、図2の画素
ブロックR1に対応する。
ャートである。ステップ101では、記録媒体Mの情報
記録領域M4に格納されたデータが読み出される。ステ
ップ102では、このデータに基づいて、モード情報M
Iが格納されているか否かが判別される。モード情報M
Iが格納されている場合、ステップ103が実行され、
表示装置38のディスプレイ画面上に「デフォルトの量
子化テーブルを用いるか、あるいは最適量子化テーブル
を用いるか」を示すメッセージが表示される。
作され、画像伸張処理のモードが選択される。この選択
ボタン39によって最適量子化テーブルを用いるモード
(すなわち高画質のモード)が選択されたとき、ステッ
プ107において、最適量子化テーブルQsy、Qscを用
いて伸張処理が実行され、この画像伸張処理の動作は終
了する。一方、選択ボタン39によって高画質のモード
が選択されないとき、またステップ102においてモー
ド情報MIが格納されていないと判定されたとき、ステ
ップ106において、デフォルトの量子化テーブルQ
y、Qcを用いて伸張処理が実行される。
される逆量子化の例を示している。この図において、選
択量子化テーブルR23は、図10のプログラムのステ
ップ105、106における判定の結果、選択された量
子化係数Quv、Q'uvから成る量子化テーブルである。
すなわち選択量子化テーブルR23は図10のプログラ
ムにおいて、1つのブロックについてステップ102〜
114のループの実行が完了することによって得られ
る。なお、選択量子化テーブルR23において括弧で括
った数字(例えばQ"3 0 =(8))はデフォルトの量子
化テーブルR3(図4参照)に含まれる量子化係数であ
り、括弧で括らない数字(例えばQ”20 =5)は最適量
子化テーブルR13(図5参照)に含まれる量子化係数
である。
おいて、量子化DCT係数riuv の大きさに応じて、最
適量子化テーブルの量子化係数Q'uvと、デフォルトの
量子化テーブルの量子化係数Quvとの一方を選択してい
る。このような構成の場合、最適量子化テーブルのマト
リクスの各成分を求める(3)式の演算は、量子化DC
T係数riuv が境界値以上のときは、デフォルトの量子
化テーブルを用いるため考慮する必要がない。すなわち
次に述べる第3の実施形態では、圧縮処理において最適
量子化テーブルを生成する際、量子化DCT係数riuv
が境界値よりも小さい場合のみを考慮し、これにより、
さらに改良された最適量子化テーブルを生成することが
できる。
けインクリメントされる。ステップ221ではパラメー
タuが8以上であるか否かが判定され、パラメータuが
8に達していないとき、ステップ219へ戻り、次のパ
ラメータuに関して量子化係数Q'uvが求められる。ス
テップ221においてパラメータuが8以上であると判
定されると、ステップ222においてパラメータvが1
だけインクリメントされる。ステップ223ではパラメ
ータvが8以上であるか否かが判定され、パラメータv
が8に達していないとき、ステップ218へ戻り、次の
パラメータvに関して量子化係数Q'uvが求められる。
ステップ223においてパラメータvが8以上であると
判定されると、パラメータu、vの全てについて量子化
係数Q'uvが求められて最適量子化テーブルが完成した
ため、このプログラムは終了する。
子化DCT係数riuv が境界値よりも小さい場合、すな
わち伸張処理において最適量子化テーブルが用いられる
場合のみを考慮して最適量子化テーブルを生成している
ため、第2の実施形態よりもさらに原画像に近い画像を
再生することができる最適量子化テーブルが得られる。
Claims (12)
- 【請求項1】 第1の量子化テーブルを用いて、1つの
画像に関する画像処理データを量子化することにより量
子化画像処理係数を求める量子化手段と、 第2の量子化テーブルを用いて前記量子化画像処理係数
を逆量子化することにより得られる逆量子化画像処理係
数が、前記1つの画像の全体に関して、前記画像処理デ
ータに近づくように前記第2の量子化テーブルを生成す
る量子化テーブル生成手段と、 前記量子化画像処理係数に対し圧縮処理を施して圧縮画
像データを求め、この圧縮画像データを記録媒体に格納
する圧縮処理手段と、 前記第1および第2の量子化テーブルを前記記録媒体に
格納する量子化テーブル格納手段とを備えたことを特徴
とする画像圧縮装置。 - 【請求項2】 前記画像処理データが、原画像の画素デ
ータに対して2次元離散コサイン変換して求められたD
CT係数であることを特徴とする請求項1に記載の画像
圧縮装置。 - 【請求項3】 前記第1および第2の量子化テーブルが
前記記録媒体に格納されていることを示すモード情報を
前記記録媒体に格納する情報格納手段を備えたことを特
徴とする請求項1に記載の画像圧縮装置。 - 【請求項4】 前記量子化テーブル生成手段が、前記逆
量子化画像処理係数と前記画像処理データとの誤差の自
乗和が最小になるようにして前記第2の量子化テーブル
を求めることを特徴とする請求項1に記載の画像圧縮装
置。 - 【請求項5】 請求項1に記載された画像圧縮装置によ
って得られた前記圧縮画像データを伸張する装置であっ
て、 前記圧縮画像データを前記記録媒体から読み出して伸張
処理を施し、量子化画像処理係数を復元する伸張処理手
段と、 前記量子化画像処理係数の大きさに応じて前記第1およ
び第2の量子化係数を選択し、選択された量子化係数を
用いて前記量子化画像処理係数を逆量子化して逆画像処
理係数を求める逆量子化手段とを備えたことを特徴とす
る画像伸張装置。 - 【請求項6】 前記逆量子化手段が、前記量子化画像処
理係数が境界値よりも小さいとき前記第2の量子化係数
を選択し、前記量子化画像処理係数が前記境界値よりも
大きいとき第1の量子化係数を選択することを特徴とす
る請求項5に記載の画像伸張装置。 - 【請求項7】 1つの画像に対応した入力データを複数
のブロックに分割して圧縮処理する画像圧縮装置であっ
て、 前記入力データに2次元離散コサイン変換(2次元DC
T)を施してDCT係数を求める変換手段と、 複数の第1の量子化係数から成る第1の量子化テーブル
を用いて前記DCT係数を量子化することにより量子化
DCT係数を求める量子化手段と、 複数の第2の量子化係数から成る第2の量子化テーブル
を用いて前記量子化DCT係数を逆量子化することによ
り得られる逆量子化DCT係数が、前記1つの画像に含
まれる全ブロックに関して、前記DCT係数に近づくよ
うに前記第2の量子化テーブルを生成する量子化テーブ
ル生成手段と、 前記量子化DCT係数に対し圧縮処理を施して圧縮画像
データを求め、この圧縮画像データを記録媒体に格納す
る圧縮処理手段と、 前記第1および第2の量子化テーブルを前記記録媒体に
格納する量子化テーブル格納手段とを備えたことを特徴
とする画像圧縮装置。 - 【請求項8】 前記第1および第2の量子化テーブルが
前記記録媒体に格納されていることを示すモード情報を
前記記録媒体に格納する情報格納手段を備えたことを特
徴とする請求項7に記載の画像圧縮装置。 - 【請求項9】 前記量子化テーブル生成手段が、前記逆
量子化DCT係数と前記DCT係数との誤差の前記全ブ
ロックにおける自乗和が最小になるようにして前記第2
の量子化係数を求めることを特徴とする請求項7に記載
の画像圧縮装置。 - 【請求項10】 前記量子化テーブル生成手段が、前記
1つの画像を構成する各ブロックに関して、前記量子化
DCT係数が境界値よりも小さい場合のみを考慮して前
記第2の量子化係数を求めることを特徴とする請求項7
に記載の画像圧縮装置。 - 【請求項11】 請求項7に記載された画像圧縮装置に
よって得られた前記圧縮画像データを伸張する装置であ
って、 前記圧縮画像データを前記記録媒体から読み出して伸張
処理を施し、量子化DCT係数を復元する伸張処理手段
と、 前記量子化DCT係数の大きさに応じて前記第1および
第2の量子化係数を選択し、選択された量子化係数を用
いて前記量子化DCT係数を逆量子化してIDCT係数
を求める逆量子化手段とを備えたことを特徴とする画像
伸張装置。 - 【請求項12】 前記逆量子化手段が、前記量子化DC
T係数が境界値よりも小さいとき前記第2の量子化係数
を選択し、前記量子化DCT係数が前記境界値よりも大
きいとき第1の量子化係数を選択することを特徴とする
請求項11に記載の画像伸張装置。
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