JPS62172886A - 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】 （弁明の分野） 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ｒｆ
することによって画像データを圧縮する試みが種々なさ
れている。また最近では、例えば光ディスクや磁気ディ
スク等に中間調画像を記録することが広く行なわれてあ
り、この場合には配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うな
る数値列を直交変換し、この変換により特定の成分にエ
ネ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
は短い符号長で岨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（Ｆｏｕｒｉｅｒ）変換、コサイン（
ＣＯ８ｊ　ｎｅ）変換、アダマール＜Ｈａｄａｍａｒｄ
）変換、７］ル−ネンーＬ／−ぺ（Ｋａｒｈｕｎｅｎ−
Ｌｏｅｖｅ）変換、バール（Ｈａａｒ）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次元画像データを所定の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
のブロックにおける２つの標本値×（０）とｘ（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４５°変換して、新し
いｙ　（０）　−ｙ（１）座標系を定める。この座標系
においてｙ（０）ｔは変換前の原画像データの低周波成
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（約ダー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（０）
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
か、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８にとになり、結局１ブロック当りの符号長が
低減され、画像データ圧縮が実現される。

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
ることになるヤ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か、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放射線画像等、恒めて高階調の画
像を前述の光ディスク等に記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効
率的な画像データ圧縮が望まれている。

（発明の目的） そこで本発明は、以上述べたような直交変換の技術を利
用して、従来よりもざらに圧縮率を高めることかできる
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
のである。

（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ｔブ、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し、 一方相異なる画像データを含むブロックに関しては該ブ
ロックをざらに細かいサブブロックに分割して各サブブ
ロック内で各画像データを比較し、画像データが互いに
全て等しいサブ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サ
ブブロック当りただ１つの符号で一括的に符号化すると
ともに、残りのサブブロックに関して直交変換を行ない
、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本発明を詳キＩＩ
Ｉに説明する。

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、雑音除去のための平滑化等
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毎に分けられる。この
ブロックは通常、第４図に示ＶようにＭ×＼画素ずつの
２次元ブロックＢとされる。ブロック毎にまとめられた
画像データＸは直交変換回路１２に送られて、各ブロッ
ク単位で直交変換を受けるか、不発明方法の特徴として
、める条件を満たすブロックＢあるいは該ブロックをざ
らに細分化したサブブロック８Ｂに関しては、この直交
変換が行なわれないようになっている。以下、上記ブロ
ック分割部１１および直交変換回路１２における処理の
流れを示す第５図を参照して、その点について詳しく説
明する。

ブロック分割部１１は画像データＸを上述のようにブロ
ック分割した後、各ブロックＢ内のＭＸＮの画像データ
Ｘが互いにすべて等しいか、そうでないかを判別する（
第５図のステップＰ１）。この判別は例えば、各ブロッ
クＢ内の全画像データＸをブロックバッファメモリに記
憶させるとともにその中の１つの画像データＸ！を１画
素バッファメモリに記憶させ、そのイ也の画像データＸ
ｚ。

ｘ３　、Ｘａ・・・・・・を次々にブロックバッファメ
モリから読み出し、上２１画素バッファメモリから読み
出した画像データ×１をそれらと１頃次比較することに
よってなされる。この比較により、Ｉ！ｉｉ像データＸ
、かその弛の画像データｘｙべてと等しい（つまりブロ
ックＢ内の画像データＸか豆いにすぺて等しい〉と分か
った場合には、上記１画素バッファメモリに記憶されて
いた１つの画像データＸｌは、直交変換回路１２をバイ
パスざぜて公知の符号化回路１３に送られるユ上記の通
りこの画像データ×１はその仙の画像データ×２．×３
．×４・・・・・・すべてと等しく、したがって１つの
ブロックＢの画像データを代表している。符号化回路１
３はこのようにして入力された画像データＸ！を、その
画像データ×１を含むブロックＢの代表値として、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（第５図のステップＰ２＞。

なお前記第４図は画像の一例として、人体の１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（牧躬
線直接入射領域）に設定されたブロックＢにおいて、上
記のように丁へての画像データＸが等しくなることが起
こりうる。

一方上記の比較により、画像データＸ、以外のある画像
データＸが、画像データ×１に対して差を有することが
検出された場合、つまりブロックＢ内の全画像データＸ
が一定ではない場合、ブロック分割部１１はそのブロッ
クＢ内の画像データＸをざらに細かいサブブロックＳＢ
毎に分割する（ステップＰ３）ユ第６図はこのサブブロ
ック化を分かりやすく示すものでおり、ＭＸＮ個の画像
データＸからなる１つのブロックＢは、−例として縦横
に２分されて４個のサブブロックＳＢに分割される。こ
の場合、１つのサブブロックＳＳは（Ｍ、／　２　）　
ｘ　（’ｚ、／２　＞個の画像データＸから構成される
ことになる。次にブロック分割部１１はこうして形成さ
れた各サブブロックＳＢ内において、各画像データＸが
互いにすべて等しいか否かを判別する（ステップＰ４）
。この判別は、前述のブロックＢ内にあける画像データ
Ｘの判別と問様にして行なわれる。すべての画像データ
Ｘか互いに等しいサブブロックＳＢが存在したとき、ブ
ロック分割部１１はそのようなサブブロック３Ｂの数を
カウントしくステップＰ５）、そのカウント数が、分割
したブロック内の全サブブロック数に対し所定比率α（
例えば１／２）以上になるか否かを判別する（ステップ
Ｐ６）。そしてこの比率が上記所定比嵩α以上とならな
い場合、ブロック分割部１１はサブブロックＳＢの数が
所定数すを上回っているか否かを判別しくステップＰ７
）、上回っていなければ前記ステップＰ３に戻ってサブ
ブロックＳＢをざらに細分化する。このサブブロックＳ
Ｂの細分イヒは例えば第６図に示すように、ブロックＢ
から４分割されたサブブロック８Ｂをざらに４分割１−
る等して行なわれる。なおサブブロックＳＢの細分化は
このようなものに限らず、例えばブロックＢを４分割し
てサブブロックＳ８を形成しＴニラ、次の段階ではブロ
ックＢを６分割するようにサブブロックＳＢを形成する
等してもよい。

こうしてサブブロック８Ｂが細分化された後、前記ステ
ップＰ４〜Ｐ７までの処理がなされるが、画像データＸ
がすべて等しくなるサブブロックＳＢの数か前記所定比
率αに達せず、かつサブブロックＳＢの数か分割したブ
ロック内の全サブブロック故に対し所定数すを唱えてし
まうと、ブロックＢ内のすへての画像データＸは直交変
換回路１２に送られ、そこで直交変換される（ステップ
Ｐ８）０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
変換マトリクスか＋１と−１のみからなるので、イ世の
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。

つまり上記２次元ブロックＢ内のＭＸＪ＋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、さ
らに、得られたＭＸＮ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次元直交変換が行
なわれる。なお、根方向、横方向の変換の１頃序は逆で
あってもよい。この直交変換で得られた変換データｙは
、直交変換かなされたことを示すフラグとともに符号化
回路１３に送られる（ステップＰ１３）。

なお上記所定数すの設定次第で、ステップＰ７からステ
ップＰ３に戻る処理、つまりサブブロックＳＢの細分イ
ヒを何回性なうかを規定できる。すなわち例えば前記第
６図に示したように１つのすブブロツク８Ｂを次々と４
分割して細分化を行なう場合には、この所定数すをｒ１
６ｊに設定してあ【ブば、ステップＰ７からステップＰ
３に１回だけ戻り、ブロックＢは１６分割までしか細分
化されないことになる。

他方、前記ステップＰ６に６いて、すべての画像データ
Ｘが互いに等しいサブブロックＳＳか分割したブロック
内の全サブブロック数に対し所定比率α以上存在するこ
とが判別された場合、ブロック分割部１１はステップＰ
９において上述のようなサブブロック３Ｂとそうでない
サブブロックＳＢとを分類し、前者のサブブロックＳＢ
に関する画像データＸは１データだけ抽出して符号化回
路１３に、一方後者のサブブロックＳ８に関する画像デ
ータＸは直交変換回路１２に送る。上記符号化回路１３
に送られた１つの画像データｘ１１は、そこで前述の画
像データＸ！と興様に、それが属するサブブロックＳＳ
の代表値として、データー律を示すフラグおよびサブブ
ロックＳＢの番号とともに所定長の符号からなるデータ
ｆ　（ｘ）に符号化される（ステップＰ１０）：使方、
を記直交変換回路１？に送られた画像データ×はそこで
直交変換され（ステップ１１）、その変換データｙは、
直交変換がなされたことを示すフラグおよびサブブロッ
クＳＢの番号とともに符号化回路１３に送られる（ステ
ップ１２）。

以上のようにしてステップｐ１２から符号化回路１３に
送られた変換データｙ、および前記ステップＰ１３から
符号化回路１３に送られた変換データｙは、該符号化回
路１３において符号化されるが、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、一方エネルギーか低い高周波成分
には比較的短い符号長を与える（あるいは画像再生装置
の分解能等を考曜して切り捨てる）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
が達成される。また以上述べた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が全て等
しいブロックＢあるいはサブブロックＳＢに関してはた
だ１つの画像データＸを符号化するようにしているので
、すべてのブロック已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（ｙ）と画
像データｆ　（Ｘ）は、記録再生装＠１４において例え
ば光ディスクや磁気ディスク等の配録媒体（画像ファイ
ル）に記録される。上記の通りこの画像データｆ　（ｙ
）、　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
母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　（１）およびｆ　（Ｘ）は記録媒体から
読み出され、復号回路１５においてそれぞれ前記変換デ
ータｙおよびＸｌ　、ｘｌ　’に復号される。変換デー
タｙは逆変換回路１６に送られて前記２次元直交変換に
対する逆変換を受け、それにより画像データＸｏか復元
される。データー律のフラグが組み合わされている画像
データｘ１　、ｘｌ　’は上記逆変換回路１６をバイパ
スし、信号合成回路１７において、その画像データｘ１
　、ｘｌ　’を含むブロックＢあるいはサブブロックＳ
Ｂ内のすべての画素に（辰り当てられて、画像データｘ
０と合成されるユこうして得られた原画像データＸは画
像再生装置１８に送られ、該データが担持する画像が再
生される。

なお前記第５図のステップＰ６においてはサブブロック
３Ｂのカウント数か分割したブロック内の全サブブロッ
ク数に対し所定比率以上であるか否かを判別するように
したが、前記カウント数が所定数ａ以上で必るか否かを
判別するようにしてもよく、この場合比較する所定数ａ
は、固定値として才５いてもよいし、めるい１，１ステ
ツプＰ７からステップＰ３に戻る毎に増大ざぜるように
してもよい。

（発明の効果） 以上詳細に部？明した通り本発明の画像データの直交変
換符号化方法においては、ブロック内の画像データを１
データで一括して示すようにしているので、従来の直交
変換による画像データ即他方法にｔｅべてより一層のデ
ータ圧縮が達成される。

したかつて本発明方法によれば、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ｔｊｆｆ
ｉか大幅に高められ、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
か１ｑられる。また本発明方法においては、ブロック内
の画像データがすべて等しくは無い場合でも、そのブロ
ックをサブブロックに分割し、このサブブロック内の画
像データを１データで一括して示すようにしているので
、直交変換をかけずに１つの画像データで一括して示す
領域ヲ広くとることができ、したがって画像データ１１
の効果を大いに高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明の一実施態様方法を実施する顎間の概略
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、 第５図は上記第１図の装置における迅理の流れを示すフ
ローチャー１〜、 第６図は本発明に係る画像データのブロックとサブブロ
ックとを示す説明図である。 １１・・・ブロック分割部　　１２・・・直交変換回路
１３・・・符号化回路　　　　Ｂ・・・ブロック８Ｂ・
・・サブブロック　　Ｘ・・・原画像データ×！・・・
ブロック一括画像データ ｘ、ｌ・・・サブブロック一括画像データｙ・・・変換
データ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）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し、 一方相異なる画像データを含むブロックに関しては該ブ
   ロックをさらに細かいサブブロックに分割して各サブブ
   ロック内で各画像データを比較し、画像データが互いに
   全て等しいサブ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サ
   ブブロック当りただ１つの符号で一括的に符号化すると
   ともに、残りのサブブロックに関して直交変換を行ない
   、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ことを特徴とする画像データの直
   交変換符号化方法。
2. （２）前記画像データが全て等しい前記サブブロック数
   が前記分割した全サブブロック数に対し所定比率に達し
   ないとき、このサブブロックをより少ない画像データか
   らなるものに逐次変更し、この変更を所定回数行なって
   も前記画像データが全て等しいサブブロック数が分割し
   た全サブブロック数に対し所定比率に達しない場合は、
   前記ブロック内の全画像データに対して直交変換をかけ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像デ
   ータの直交変換符号化方法。
3. （３）前記画像データが全て等しい前記サブブロックが
   所定数に達しないとき、このサブブロックをより少ない
   画像データからなるものに逐次変更し、この変更を所定
   回数行なっても前記画像データが全て等しいサブブロッ
   クが所定数に達しない場合は、前記ブロック内の全画像
   データに対して直交変換をかけることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の画像データの直交変換符号化方
   法。