JPS63125075A - 画像圧縮装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は中間調画像（多値画像）を圧縮し、データ日を
減少させるための画像圧縮装置に関するものである。ま
た、画像圧縮法として非可逆的（圧縮して復元しても完
全に戻らない）圧縮法を扱い、しかも画像を矩形の複数
の小ブロックに分けて処理を行も方法、例えばブロック
コサイン変換法やブロックアダマール変換法を対象とす
る。

（従来の技術） 中間調画像の圧縮法は可逆的なものと非可逆的なものに
分けられる。可逆的なものは圧縮した後復元すると完全
にもとに戻るが、圧縮比をあまり上げることはできない
。それに対し非可逆的な圧縮法では、圧縮、復元しても
完全にもとに戻らず画質の劣化を起すが、高い圧縮率を
期待できる。

さて、非可逆的な圧縮法は大ぎく２つに分けて予測符号
化と直交変換符号化とがあり、この各々の符号化方式に
対する処理として、画像の小ブロックに分けて行うブロ
ック符号化方法とブロックに分けずに行う方法とがある
。ここでは直交変換符号化の中のコサイン変換法でブロ
ックに分けて行うブロックコサイン変換法を例にとり説
明する。

コサイン変換は一種の周波数分析９合成であり、画像を
直流成分から徐々に高い周波数のコサイン波形成分に分
解２合成することになる。そして、一般に画像の多くの
エネルギーは低い周波数成分に集中していることを利用
し、低い周波数成分には多くのビット数を割当て、高い
周波数成分には少ないビット数を割当てることによって
圧縮を達成している。

画像によっては、どの周波数帯にとのぐらいの成分が存
在するかは異なるので、画像を多くの小ブロックに分割
して、そこから周波数分布の統計をとり、それに基づい
てビット割当てテーブルを作成するのがブロックコサイ
ン変換法の特徴であり、画像の特性に応じて圧縮が行わ
れるという長所を持つ。

しかし、圧縮、復元した画像にブロックの切れ目が見え
るというアーチファクトが発生しやすいという短所を持
つ。このブロックの切れ目のアーチファクトは従来の画
質劣化の評価法である平均２乗誤差（原画と圧縮復元画
像との差を２乗して画面全体で平均する方法）では大き
な誤差量として評価されないが、人間が画像を観察する
ときには極めて目立ち画質の劣化は否めない。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、画像圧縮法として非可逆的圧縮法を用
いることにより高い圧縮率を得ることができ、しかもブ
ロック符号化方法を採用することにより画像の特性に応
じて圧縮を行うことができるが、ブロックの切れ目で線
が見えるというアーチファクトを低減することができな
かった。

そこで、本発明の目的とするところは、原画像を非可逆
的にかつブロック符号化方式により圧縮処理しながらも
、ブロックアーチファクトの発生を（水力低減すること
のできる画像圧縮装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、原画像を非可逆的にかつブロック符号化方式
によって圧縮する圧縮器での圧縮比を制御するフィード
バック系として、前記圧縮器からの画像を復元する復元
器と、復元された画像と原画像との間で減算して残差画
像を作成する残差画像演算部と、この残差画像における
各ラスタ上での前記ブロックの切れ目部分での不連続点
が、ラスタ間で一方向につながる度合よりブロックアー
チファクトの発生状態を評価するブロックアーチファク
ト評価器とを設け、この評価結果に基づき前記圧縮器の
圧縮比を制御してブロックアーチファクトを一定限度に
押えるように画像圧縮装置を構成している。

（作　用） 原画像を非可逆的にかつブロック符号化方式で圧縮した
場合のブロックアーチファクトの発生状況は、圧縮後復
元された画像と原画像との間の残差画像によって認識で
きる。

即ち、前記残差画像における各ラスタ上でのブロックの
切れ目部分の不連続点が、ラスタ間で一方向につながる
度合が大きい程、ブロックアーチファクトは多く発生す
る。

そこで、ブロックアーチファクト評価器によって前記残
差画像についてブロックアーチファクトの発生状態を評
価し、アーチファクトが多い場合には圧縮器での圧縮比
を下げるように制御することで、画質の劣化を押えてブ
ロックアーチファクトが一定限度以下になるようにして
いる。

（実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づき具体的に説明する
。

第１図は、本発明に係る画像圧縮装はのブロック図であ
る。

同図において、１は非可逆的な圧縮器であり、しかも画
像を矩形の複数の小ブロックに分けて処理を行うブロッ
ク符号化方法例えばブロックコサイン変換法により圧縮
を行うものである。尚、このブロックコサイン変換法の
詳細については、文献ｒＲ，Ｊ、Ｃ！ａｒｋｅ、　Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍ　Ｃｏｒｄｉｎｑ　ｏｆ　Ｉｍａｑｅｓ
。

Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　
１９８５　Ｊ等に述べられている。また、この圧縮器１
は、後述するブロックアーチファクト評価器４からのブ
ロックアーチファクト係数に基づきオペレータによって
設定された圧縮比を可変するようになっている。

復元器２は、前記圧縮器１で圧縮された画像を復元する
ものであり、その接設の残差画像演算部３は、前記圧縮
器１で圧縮された後に前記復元器２で復元された画像と
、圧縮される以前の原画像との差を計算した残差画像を
作成するものである。

ブロックアーチファクト評価器４は、前記残差画像より
ブロックの切れ目の目立つ程度を反映したブロックアー
チファクト係数を前記圧縮器１の圧縮比制御にフィード
バックして、ブロックアーチフ７Ｉクトの程度を一定（
目標値）に保つように制御するものである。

ここで、前記ブロックアーチファクト評価器４の一包成
例を第２図を参照して説明する。

同図において、微分器１０は前記残差画像を各ラスタ（
縦又は横）毎に一次元波形として微分するものであり、
絶対値回路１１は一次元の各微分波形の絶対値をとるも
のであり、絶対値をとる手法として２乗演算を行う２乗
器を採用することもできる。メモリ１１は、前記絶対値
波形を一時格納するものである。積分器１２は前記メモ
リ１１からの全ラスタについて絶対値波形を積分するも
のである。平均値回路１４は、第１．第２の平均値回路
１４Ａ、１４Ｂから成り、第１の平均値回路１４Ａは前
記積分波形のうちのブロックの区切り部分の平均値ｈ１
を演算し、第２の平均値回路１４Ｂはその他の部分例え
ば背景部の平均値ｈ２を演算するものである。除算器１
５は両平均値ｈ１．ｈ２の比ｈ１／ｈ２を演痒し、この
比ｈ１／ｈ２をブロックアーチファクト係数として前記
圧縮器１にフィードバックするようになっている。

尚、前記平均値回路１４及び除算器１５でブロックアー
チファクト係数発生器１６を構成している。

以上のように構成された圧縮装置の作用について、第３
図、第４図をも参照に加えて説明する。

先ず、図示しない人力部を介して所望の圧縮比を設定す
ると圧縮器１に入ツノされる原画像は、ここで非可逆的
にブロックコサイン変換法によって前記圧縮比によって
圧縮され、ざらに、復元器２にて復元されて残差画像演
算部３に入力される。

一方、前記原画像は圧縮、復元されずにそのまま前記残
差画像演算部３にも入力し、この残差画像演算部３で両
画像の差が演算されてブロックアーチファクト評価器４
に出力されることになる。

ここで、このブロックアーチファクト評価器４の動作の
詳細について第３図、第４図を参照して説明する。

ブロックの切れ目の線が見える理由は、ブロックの切れ
目での不連続点が線状に分布していることに起因してい
る。不連続点とは波形の傾きが大きくなる点であり、こ
の点はその波形を微分することで検出できる。一方、不
連続点は立ち上り方向への傾きが大（傾ぎが正）の場合
と、立ち下り方向への傾きが大（傾きが負）の場合とが
ある。

立ち上り、立ち下り共に傾きが大であれば大ぎな値を出
すようにするためには波形の絶対値又は２乗をとればよ
い。

そこで、ブロックアーチフ７・クト評価器４では、先ず
微分器１０において前記残差画像の例えば横方向（画像
の水平方向）の各ラスタ（例えば５１２本とする）につ
いて、ラスタ毎に一次元波形として部分を行う。第３図
のａｉ　、ａ２で示す波形を１木目、２本目のラスタの
波形とすれば、同図のｂｉ　、ｂ２に示す微分波形がそ
れぞれ得られる。

次に、絶対値回路１１において上記の微分波形を絶対値
化し、例えばｂｌ　、ｂ２の微分波形を絶対値化するこ
とで第３図のｃｌ　、ｃ２で示す絶苅値波形がそれぞれ
得られることになる。

上記の微分処理及び絶対値化が終了したラスタ波形は、
メモリ１２に順次格納され、最後の５１２本目のラスタ
についての処理が終了するまでこの処理を続けて行う。

次に、積分器１３において５１２本の各ラスタについて
同一垂直アドレス方向に沿って積分する。

即ち、画像の縦方向に積分を実行する。尚、この例では
ブロックの切れ目Ａ（第３図参照）での不連続が画像の
縦方向に連続することから、縦方向に積分を行っている
。このようにして得られる波形は、第３図の波形ｄとし
て示す通りである。

この後、上記の積分波形ｄは平均値回路１４に入力する
ことになる。第１の平均値回路１４Ａでは、ブロックの
切れ口Ａの位置での値を全て加算し、これをブロックの
個数で平均値化することで、第３図に示す平均値ｈ１を
得る。一方、第２の平均値回路１４Ｂではブロックの切
れ目Ａ以外の位置の平均値即ち背景の値の平均値ｈ２を
求める。

除算器１５は、両平均値ｈｉ　、ｈ２の比ＦＤ／ｈ２を
求め、これをブロックアーチファクト係数として出力す
る。即ち、背景とブロックの切れ目部分Ａとの不連続点
のつながり具合の大小関係で、ブロックの切れ目部分Ａ
の目立つ程度が決まることから、ブロックの切れ目Ａの
位置での平均値ｈ１と背景の平均値ｈ２との比ｈ１／ｈ
２をブロックアーチファクト係数としている。

そして、このブロックアーチファクト係数が前記圧縮器
１にフィードバックされ、ブロックの切れ口Ａの目立ち
を目標値以下とするような圧縮比の決定に供されること
になる。ブロックアーチファクト係数と圧縮比との関係
の一例を第４図に示す。

同図に示すように、ブロックアーチファクト係数が高い
場合には、ブロックの切れ目Ａの目立つ程度が大ぎいこ
とから圧縮比を下げ、画質の劣化を減少させてブロック
の切れ目の目立ちを少なくするようにしそいる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
特にブロックアーチファクト評価器の構成としては、残
差画像における各ラスタ上でのブロックの切れ目部分で
の不連続点が、ラスタ間で一方向につながる度合Ｊ：リ
ブロックアーチファクトの発生状態を評価して、前記圧
縮器１での圧縮比を制御する種々の構成を採用できる。

［発明の効果］ ′以上説明したように、本発明によれば非可逆的にかつ
ブロック符号化方式によって原画像を圧縮しながらも、
ブロックアーチファクト評価器での評価結果を圧縮比制
御にフィードバックすることで、ブロックアーチファク
トを所定の目標値に押えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る両会圧縮装置のブロック図、第２
図はブロックアーチファクト発生器の一包成例のブロッ
ク図、第３図はブロックアーチファクト評価器での各処
理波形を示す特性図、第４図はブロックアーチファクト
係数と圧縮比との関係を示す特性図である。 １・・・圧縮器、２・・・復元器、３・・・残差画像演
算部、４・・・ブロックアーチファクト評価器、１０・
・・微分器、１１・・・絶対値回路、１３・・・積分器
、 １６・・・ブロックアーチファクト係数発生器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像を非可逆的に、かつ原画像を複数のブロッ
   クに分けて圧縮処理する圧縮器を具備した画像圧縮装置
   において、前記圧縮器での圧縮比を制御するフィードバ
   ック系として、前記圧縮器からの画像を復元する復元器
   と、復元された画像と原画像との間で減算して残差画像
   を作成する残差画像演算部と、この残差画像における各
   ラスタ上での前記ブロックの切れ目部分での不連続点が
   、ラスタ間で一方向につながる度合よりブロックアーチ
   ファクトの発生状態を評価するブロックアーチファクト
   評価器とを設け、この評価結果に基づき前記圧縮器の圧
   縮比を制御してブロックアーチファクトを一定限度に押
   えるように構成したことを特徴とする画像圧縮装置。
2. （２）ブロックアーチファクト評価器は、前記残差画像
   を各ラスタ毎に一次元波形として微分する微分器と、一
   次元の各微分波形を絶対値化する絶対値回路と、ブロッ
   クアーチファクトがつながる方向に絶対値波形を全ラス
   タについて積分する積分器と、この積分波形のうちのブ
   ロックの切れ目部分の平均値ｈ＿１とそれ以外の部分の
   平均値ｈ＿２との比ｈ＿１／ｈ＿２をブロックアーチフ
   ァクト係数として出力するブロックアーチファクト係数
   発生器とで構成した特許請求の範囲第１項記載の画像圧
   縮装置。