JPS62172885A - 画像デ−タの直交変換符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明はデータ圧縮を目的とした画像データの符号化方
法、特に詳細には直交変換を利用した画像データの符号
化方法に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 例えばＴＶ信号等、中間調画像を担持する画像信号は膨
大な情報量を有しているので、その伝送には広帯域の伝
送路が必要である。そこで従来より、このような画像信
号は冗長性が大きいことに看目し、この冗長性を抑圧す
ることによって画像データ５−圧縮する試みが種々なさ
れている。また鰻近では、例えば光ディスクヤ磁気ディ
スク等に中間調画像を記録することが広く行なわれてお
り、この場合には記録媒体に効率良く画像信号を記録す
ることを目的として画像データ圧縮が広く適用されてい
る。

このような画像データ圧縮方法の一つとして、画像デー
タの直交変換を利用するものがよく知られている。この
方法は、ディジタルの２次元画像データを適当な標本数
ずつのブロックに分け、このブロック毎に標本値からな
る数値列を直交変換し、この変換により特定の成分に工
文ルギーが集中するので、エネルギーの大きな成分は長
い符号長を割当てて符号化し、他方低エネルギーの成分
は短い符号長で粗く符号化することにより、各ブロック
当りの符号数を低減させるものである。上記直交変換と
しては、フーリエ（Ｆｏｕｒ　ｉ　ｅｒ）変換、コサイ
ン（Ｃｏｓ　ｉ　ｎｅ）変換、アダマール（Ｈａｄａｍ
ａｒｄ＞変換、７７／Ｌ／−ネン−Ｌ／　−ぺ（Ｋａｒ
ｈｕｎｅｎ−Ｌｏｅｖｅ）変換、バール（１−１ａａｒ
）変換等がよく用いられるが、ここでアダマール変換を
例にとって上記方法をざらに詳しく説明する。まず第２
図に示すように、ディジタルの２次元＠像データを所定
の１次元方向に２個ずつ区切って上記ブロックを形成す
るものとする。このブロックにあける２つの標本値ｘ　
（０）と×（１）とを直交座標系で示すと、前述のよう
にそれらは相関性が高いので、第３図に示すようにｘ　
（１）＝ｘ　（０）なる直線の近傍に多く分布すること
になる。そこでこの直交座標系を第３図図示のように４
５゛変換して、新しいｙ（０）−ｙ（１）座標系を定め
る２この座標系においてｙ（０）は変換前の原画像デー
タの低周波吹分を示すものとなり、該ｙ（０）は、ｘ（
０）、Ｘ（１）よりもやや大きい値（約ｙ−２倍）をと
るが、その一方原画像データの高周波成分を示すｙ（１
）はｙ（○）軸に近い非常に狭い範囲にしか分布しない
ことになる。そこで例えば上記Ｘ（０）、Ｘ（１）の符
号化にそれぞれ７ビツトの符号長を必要としていたとす
ると、ｙ（０）については７ビツトあるいは８ビット程
度必要となるが、その一方ｙ（１）は例えば４ビット程
度の符号長で符号化できることになり、結局コブロック
当りの符号長が低減され、画像データ［縮が実現される
。

以上、２つの画像データ毎に１ブロツクを構成する２次
の直交変換について説明したが、この次数を上げるにし
たがって特定の成分にエネルギーが集中する傾向が強く
なり、ビット数低減の効果を高めることができる。一般
的には、直交関数行列を用いることによって上記の変換
を行なうことかでき、極限的には上記直交関数行列とし
て対象画像の固有関数を選べば、変換画像はその固有値
行列となり、行列の対角成分のみで元の画像を表現でき
ることになる。また上記の例は画像データを１次元方向
のみにまとめてブロック化しているが、このブロックは
２次元方向に亘るいくつかの画像データで構成してもよ
く、その場合には１次元直交変換の場合よりもより顕著
なヒツト数低減効果が得られる。

以上述べたような直交変換による画像データ圧縮方法は
、例えばＴＶ信号の伝送等において効果を上げているが
、最近では例えば医用敢射線画像等、極めて高階調の画
像を前述の光ディスク等に配録するいわゆる電子画像フ
ァイルが注目されてあり、このような分野ではざらに動
態的な画像データ圧縮か望まれている。

（発明の目的） そこで本弁明は、以上述べたような直交変換の技術を利
用して、従来よりもさらに圧縮率を高めることができる
画像データの符号化方法を提供することを目的とするも
のでおる。

（発明の構成） 本発明の画像データの直交変換符号化方法は、前述のよ
うに２次元画像データに対して、所定標本数からなるブ
ロック毎に直交変換をかけ、この変換によって得られた
変換データをそれぞれ固有の符号長で符号化する画像デ
ータの直交変換符号化方法において、 上記のブロック内で各画像データを比較し、画像データ
が互いに全て等しいブロックに関しては、それらの画像
データに対して直交変換をかけず、それらの画像データ
をブロック当りただ１つの符号で一括的に符号化するよ
うにしたことを特徴とするものである。

（実施態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて不発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の画像データの直交変換符号化方法を実
施する装置を概略的に示すものである。

中間調画像を示す画像データ（原画像データ）Ｘは、ま
ず前処理回路１０に通され、雑音除去のための事情化等
データ圧縮効率を上げるための前処理を受ける。この前
処理を受けた画像データＸはブロック分割部１１に送ら
れ、所定標本数からなるブロック（通常はＭＸＮ画素毎
の２次元ブロック）に分けられる。このブロック分けさ
れた各画像データＸは、１ブロック単位でブロックバッ
ファメモリ１３に蓄積される。そしてこの画像データＸ
は、制御回路１２によってブロックバッファメモリ１３
から読み出されて直交変換回路１６に送られ、前述のよ
うな直交変換を受ける。なおこの直交変換としては、例
えば前述のアダマール変換が用いられる。

このアダマール変換は、その変換マトリクスが＋１と−
１のみからなるので、他の直交変換に比べればより簡単
な変換回路によって実行されうる。

また周知の通り２次元直交変換は１次元直交変換に縮退
することができる。つまり上２２次元ブロックＢ内のＭ
ＸＮ画素に関する画像データに対して縦方向に１次元直
交変換をかけ、ざらに、得られた＼４ＸＮの変換データ
に対して横方向に１次元直交変換をかけることによって
２次元直交変換か行なわれる。なお、縦方向、横方向の
変換の順序は逆でおってもよい。

それとともにブロックバッファメモリ１３に蓄積された
画像データＸのうち、例えばブロック隅部の１つの画素
に関する画像データＸｔが、１画素バッフ７メモリ１４
に記憶される。この画像データ×１は、ブロックバッフ
ァメモリ１３から順次読み出されるその他の画像データ
Ｘ２１　×３１　Ｘ！・・・・・・と、比較器１５にお
いて順次比較される。それと併行して、前述のように直
交変換回路１６において直交変換がなされているが、こ
の画像データｘ１とその伯の画像データＸすべでとの比
較は直交変換よりも早く終了する。画像データｘｉがそ
の他の画像データＸすべてに対して四じ値をとったとき
は、制御回路１２に入力される比較器１５の出力はずっ
とＬ　（ＬＯＷ＞レベルのままである。このような場合
制御回路１２は、直交変換回路１６の直交変換動作を停
止δぜるとともに、スイッチ１７を、後述する符号化回
路１８と１画素バッファメモリ１４とを接続する状態に
設定する。そして制御回路１２はこのスイッチ１１を介
して、上記１画素バッフ７メモリ１４に記憶されていた
画像データ×１を符号化回路１８に送らせる。上記のよ
うにこの画像データ×１はその他の画像データ×２　＋
　×３　＊　ｘｉ・・・・・・すべてと等しく、したが
って１つのブロックＢの画像データをすべて代表してい
る。符号化回路１８はこのようにして入力された＠像デ
ータ×１を、その画像データ×１を含むブロックＢの代
表値として、ブロック番号およびデーター律を示すフラ
グとともに、所定長の符号からなるデータｆ　（Ｘ）に
符号化する。なお第４図は画像の一例として、人体の放
射線画像を示すものであり、この場合図示のように背景
部（枚銅線直接入射領域）に設定されたブロックＢにお
いて、よ記のようにすべての画像データＸが等しくなる
ことが起こりつる。

一方画像データ×１以外のある画像データＸか、画像デ
ータ×１に対して差を有することが比較器１５において
検出された場合、ｔヒ較器１５は制御回路１？にＨ（Ｈ
ｉｇｈ）レベルの出力を送る。制御回路１２はこのよう
な出力を受けた場合には、前記スイッチ１７を、直交変
換回路１６と符号化回路１８とを接続する状態に設定し
、また直交変換回路１６における直交変換動作を停止さ
せない。したがって、ブロックＢに関する２次元直交変
換がＲ侵まで実行され、このブロックＢ内のすべての画
像データＸについての変換データｙが、符号化回路１８
に送られる。

こうして１％られた変換データｙは、符号イヒ回路１８
に送られて符号化されるが、前述の通りこの変換データ
ｙは特定成分（低周波成分）にエネルギーが集中してい
るから、このエネルギーが高い低周波成分には比較的長
い符号長を与え、一方エネルギーが低い高周波成分には
比較的短い符号長を与える（あるいは画像再生装置の分
解能等を考暉して切り捨てる）ことにより、ブロックＢ
当りの必要なビット数が低減され、画像データ圧縮か達
成される。このような直交変換自体は従来のものと変わ
り無いが、前述のように画像データＸが仝て等しいブロ
ックＢに関してはただ１つの画像データ×１を符号化す
るようにしているので、すべてのブロックＢについて直
交変換を行なって変換データを符号化する場合に比べ、
より高い画像データ圧縮効果が得られる。

上記のようにして符号化された画像データｆ（Ｖ）と画
像データｆ　（ｘ）は、記録再生装置１９において例え
ば光ディスクや磁気ディスク等の配９Ｉｓ体（画像ファ
イル）に記録される。上述の通りこの画像データｆ　（
Ｖ）　、　　ｆ　（ｘ）は原画像データＸに対して大幅
な圧縮がなされているから、光ディスク等の記録媒体に
は、大量の画像が記録されうるようになる。画像再生に
際して画像データｆ（Ｖ）およびｆ　（ｘ）は記録媒体
から読み出され、復号回路２０においてそれぞれ前記変
換データｙおよび×１に復号される。変換データｙは逆
変換回路２１に送られて、前記２次元直交変換との逆変
換を受け、それにより画像データＸｏが復元される。ブ
ロック番号およびデーター律を示すフラグが組み合わさ
れている画像データ×１は上記逆変換回路２１をバイパ
スざぜ、信号合成回路２２において、その画像データＸ
ｌを含むブロックＢ内のすべての画素に（辰り当てられ
て上記画像データＸ０と合成される。こうして（４１ら
れた原画像データＸは画像再生装置２３に送られ、該デ
ータが担持する画像が再生される。

なお直交変換回路１６における直交変換は、各ブロック
Ｂについてすべて行ない、比較器１５における比較結果
に基づいて、その変換データｙを符号化回路１８に送る
か、あるいは１画素バッフ１メモリ１４からの画像デー
タ×１を符号化回路１８に送るかを決定するようにして
もよいが、上記のようにブロックＢ内の全画像データＸ
がすべて等しいと分かった時点で直交変換動作を停止さ
せれば、画像データ変換に要する時間か短縮できて好ま
しい。

また、処理されるブロックの項番が予め決められている
場合には、画像データとして前述のブロックＭ号は必ず
しも必要ではない。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の画像データの直交変換
符号化方法によれば、従来の直交変換による画像データ
圧縮方法に比へてより一層のデータ圧縮が達成されるの
で、特に高階調の医用画像等を記録する場合には記録媒
体に記録できる画像量が大幅に高められ、また画像の伝
送に適用された場合には、データ伝送路の大幅な縮小や
伝送時間短縮の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実瞳態様方法を実施する装置の概略
構成を示すブロック図、 第２図および第３図は本発明に係る直交変換を説明する
説明図、 第４図は本発明に係る画像データのブロック分割の例を
示す説明図である。 １１・・・ブロック分割部　　１６・・・直交変換回路
１７・・・スイッチ　　　　　１８・・・符号化回路Ｂ
・・・ブロック　　　　　Ｘ・・・原画像データ×！・
・・ブロック一括画会データ ｙ・・・変換データ ｆ　（Ｘ）、　ｆ　（Ｖ）・・・符号化された画像デー
タ第２図 第３図 ｘ−１） 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２次元画像データに対して、所定標本数からなるブロッ
   ク毎に直交変換をかけ、この変換によって得られた変換
   データをそれぞれ固有の符号長で符号化する画像データ
   の直交変換符号化方法において、 前記ブロック内で各画像データを比較し、画像データが
   互いに全て等しいブロックに関しては、それらの画像デ
   ータに対して直交変換をかけず、それらの画像データを
   ブロック当りただ１つの符号で一括的に符号化すること
   を特徴とする画像データの直交変換符号化方法。