JPS63308474A - 画像デ−タ圧縮装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は多階調画像データを高能率に圧縮し、画像デー
タの電送、記憶媒体への蓄積、検索処理彦どを行う場合
に利用する画像データ圧縮装置に関するものである、 従来の技術 ３へ−５ 近年の磁気ディスク、光デ□スクなどランダムアクセス
の可能なデジタル記憶媒体の高密度化、大容量化に伴い
、光ディスクを用いた多階調画像を取シ扱うファイリン
グ装置が実用化されてきており、更に今後は大量画像デ
ータベースの実現も考えられる。

画像データは、そのデータ量の膨大さから、デジタル記
憶媒体の進歩をもってしても、寸だ才だ記憶容量が大き
な問題となっており、画像データの高能率な圧縮は不可
欠なものとたっている。高能率圧縮とは、圧縮による画
質の劣化が少なく、しかもデータ圧縮率の高いものであ
る。

従来の画像データ圧縮装置としては、例えば、第４図に
示すものがある（特開昭６１−１２３２８０号公報）。

第４図の画像メモリ５４に格納されている画像データは
ブロックデータ読み出し器５６によって二次元離散コサ
イン変換を行なうブロック単位に読みだされる。次に読
みだされたブロックデータは二次元離散コサイン変゛換
器５６によって変換係数が得られる。その変換係数は直
流成分はそのまま交流成分は係数切９捨で器５７におい
て端子５１から供給される閾値と比較され閾値よりも絶
対値の小さい変換係数は零に丸められ、逆に大きな変換
係数はその絶対値から閾値を差し引き出力される。さら
に量子化器６Ｂにおいて端子５２から供給される値のス
テップ巾で均一量子化が行われ、均一量子化された変換
係数は符号器５９において設定された可変長符号が割シ
当てられ端子５３に出力される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記した従来の方法では、直交変換（実施
例では離散コサイン変換）を施して得ら　□れる変換係
数を、各ブロック毎別個に量子化を行なうために、例え
ばＸ線写真のような階調変化の滑らかな医療画像におい
ては各画像ブロック直交変換後の変換係数に相関性が見
られるにもかかわらず、この相関性を利用した圧縮が行
われず、効率の悪いものとなっていた。

本発明は上記問題点を解決するために、量子化しようと
するブロックの変換係数を周囲のプロワりの変換係数か
ら予測し、その予測変換係数と実際の変換係数との差分
値を量子化することで、量子化する係数データのエント
ロピーを減少させて、圧縮率を更に高めだ高能率圧縮装
置を提供するものである。

間鴫点を解決するだめの手段 以上の問題を解決するため本発明では、原画像をブロッ
クに分割して読み出す手段と、ブロックに対して直交変
換を施して変換係数を得る手段と、周囲のブロックの変
換係数からブロックの変換係数を予測する手段と、予測
された変換係数とブロックの変換係数の誤差分を出力す
る手段と、予測誤差出力あるいはブロックの変換係数を
量子化する手段から構成されている、 作用 本発明は前記した構成により、直交変換後の変□換係数
を量子化するのに、周囲ブロックの変換係数から必要と
する変換係数を予測し、その差分値を量子化することに
より高い圧縮率を得ることができる。。

６ペーノ 実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。ここで、直交変換として２次元離散コサイン変換
をとりあげる。

第１図は、本発明の一実施例における画像データ圧縮装
置の概略ブロック図を示したものである。

第１図において、１１は画像データで実際には検索機能
を有する装置の画像メモリなどに格納されている。、、
１２は画像データ１１をＮＸＮのブロックサイズに分割
して取り出すブロック読み出し部、１３はブロック読み
出し部１２から出力されるＮＸＮサイズのブロックデー
タの２次元離散コサイン変換及びＮＸＮの係数データの
逆２次元離散コサイン変換を行う直交変換部、１４は直
交変換部１３より出力される変換係数出力、１５は変換
係数１４をもとに他の変換係数を予測する予測部、１６
は予測部１５より出力される予測変換係数、１７は予測
変換係数と前記ブロックの変換係数の差分、捷たけ、差
分と予測変換係数との和を算出する演算部、１８は変換
係数１４、捷たけ予測変７へ− 換係数１６と変換係数１４の差を量子化する量子化部、
１９ばこれら符号化データを格納する記憶部である、 圧縮の対象となる原画像データ１１に対し、ブロック読
み出し部１２に１ブロツクあたりＮＸＮの画像データを
順次読み出す。このＮＸＮの画像データは、直交変換部
１３で２次元離散コサイン変換され、ＮＸＮの変換係数
１４を得る。そして、この変換係数１４（ハ周囲のブロ
ックから得られた変換係数より１辿１された予測変換係
数１６と比較されその差分１１頁をデータとして量子化
部１８で量子化される。これらの符号化されたデータは
記憶部１９に格納さたる。

次に復号化の方法について第１図を参照しながら述べる
。第１図において、１ア（は予測された変換係数と差分
データの〕口演算を算出する演算部であり、量子化部１
８はバイパスさぞである。

復号化時は、第１図において、記憶部１９より差分デー
タを読み出し周囲ブロックから予測された予測変換係数
１６との和を算出する。次に、直交変換部１３で逆２次
元離散コザイン変換を行いＮＸＮのブロックデータを得
る。これを全ての差分データについて行うことにより画
像を再現する。

本実施例で量子化を行った場合、特に医療画像において
はブＯツク間の相関性が高いため各々の変換係数の分布
範囲は非常に小さい。そこで予測値との差分を取ること
により量子化のビット数は少なくてすみ、圧縮率を向上
させることができる。

捷だ、実際変換係数を予測していく際、変換係数の直流
成分は原画像に大きく依存しＮＸＮの画像データの平均
値に相当するので、医療画像のような階調変換のなめら
かな画像に対しては、ブロック間の相関が高い。寸た交
流成分に関しては振幅幅の狭い、平均値−０のラプラス
分布で近似される。以上の事から直流成分だけを別個に
量子化しても良い。すなわち、予測の際、交流成分は予
測を行わず変換係数そのものを量子化する。その他の変
換係数に関しては前記と同様に、周囲の変換係数から予
測された予測変換係数との差分を量子化する。

９へ 第２図は」二連した方式を採用した第２の実施例の概略
ブロック図を示したものである。第２の実施例が第１の
実施例と異なる点は、変換係数１４のうぢ交流成分２１
は差分演算を行う演算部１７を通らずに量子化を行ない
、その他の変換係数１４は第１図の実施例と同様に予測
変換係数１６との差分値を量子化する点である。

さらに、ＮＸＮの変換係数について以下に示すように階
層的に量子化する方法がある。ここで簡単のためＮ−８
として説明を行なう。まず８×８の変換係数について第
３図に示すようなピラミッド構造を考える、第１層は２
Ｘ２（４次）のブロク、第２層は８Ｘ８（６４次）のブ
ロックとする。

そして量子化データとしては、第１層は元の８×８の変
換係数の平均をとったものとする。すなわち、第１層は
第３図において以下のようになる。

第１層（４次）： Ｚ１＝（Ｘ１１１−１−Ｘ１１２−１−Ｘ１１３＋Ｘ１
１４−１−Ｘ１２１＋Ｘ１２２＋Ｘ１２３半Ｘ１２４＋
Ｘ１３１−１−Ｘ１３２＋Ｘ１３３＋Ｘ１３４キＸ１４
１＋Ｘ１４２＋Ｘ１４３＋１０ペ−） ｚｉ−（ｘ工１１＋Ｘ１１２＋ｘｉ１３＋ｘ１１４＋ｘ
１２１十Ｘ１２２＋Ｘ１２３＋ｘ１２４＋ｘ１３１＋ｘ
１３２＋ｘｉ３３＋ｘ１３４＋Ｘ１４１＋ｘ１４２＋Ｘ
１４３十Ｚ４＝（Ｘ４１１＋Ｘ４１２＋Ｘ４１３＋Ｘ４
１４−１−Ｘ４２１＋Ｘ４２２＋Ｘ４２３＋ｘ４２４＋
Ｘ４３１＋ｘ４３２＋Ｘ４３３＋Ｘ４３４＋Ｘ４４１＋
Ｘ４４２＋Ｘ４４３十Ｘ４４４）／１６ 次に、変分化の方法について説明する。

復号化時は、階層的に量子化した変換係数データの内、
第１層符号化データの各々を４×４の変換係数と近似す
ることによって、２×２の第１層符号化データから８×
８の変換係数を算出する。

つ寸り、第３図において、 Ｚ１＝Ｘ１１１＝Ｘ１１２＝Ｘ１１３＝Ｘ１１４＝Ｘ１
２１＝Ｘ１２２＝Ｘ１２３＝Ｘ１２４＝Ｘ１３１　＝Ｘ
１３２＝）Ｎ　３３＝Ｘ１３４＝Ｘ１４１＝Ｘ１４２＝
Ｘ１４３＝Ｘ１４４１１’＼−１ Ｚｉ＝Ｘｉ１１＝Ｘｉ１２＝Ｘｉ１３＝Ｘｉ１４＝Ｘｉ
２１＝Ｘｉ２２＝Ｘｉ２３＝Ｘｉ２４＝Ｘｉ３１＝Ｘｉ
、３２＝＝ｘｉ３３−ｘｉ３４＝ｘｉ４１−ｘｉ４２−
ｘ１４３−Ｚ４＝Ｘ４１１　＝Ｘ４１２＝Ｘ４１３＝Ｘ
４１４＝Ｘ４２１＝Ｘ４２２＝Ｘ４２３＝Ｘ４２４＝Ｘ
４３１＝Ｘ４３２＝Ｘ４３３＝Ｘ４３４＝Ｘ４４１　＝
Ｘ４４２＝Ｘ４４３＝とする。次に、算出された８×８
の変換係数を逆２次元離散コサイン変換し、８×８画素
のブロックデータを得る。上記のように第１層符号化デ
ータを用いて、画像全体のブロックに対し第１層復号化
操作を行う。

この時、利用者は、再生画像としては完全な画像ではな
いが、少ないデータの読み出しで画像全体を大まかに再
生していくので、速く画像を認識できるようになる。

この方法で第１層を量子化する場合、指定されたサブブ
ロックの値は元の変換係数４×４の平均値であることよ
り、ブロック間の相関は高い。このことを利用して、指
定されたサブブロックの値を周囲のサブブロックの値よ
り予測し、その差分値を量子化する。

本実施例においては医用Ｘ線画像を例にあげたが、他の
画像にも本発明が適用できることは言うまでもない。ま
た、直交変換として二次元離散コサイン変換をとりあげ
たが、アダマール変換やフーリエ変換も同様に適用でき
る。

発明の詳細 な説明したように、本発明の画像データ圧縮方式は、画
像データから得られる各プロ７り間における変換係数の
相関を利用して指定するブロックの変換係数を、周囲ブ
ロックの変換係数から予測し、その予測変換係数と指定
するブロックの変換係数の差分値を量子化することによ
って、量子化する係数データのエントロピーを減少させ
、画像を効果的に圧縮することができる。

１３’＼−１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の画１家データ圧縮装置
の概略ブロック図、第２図は変換係数の直流成分を別個
に量子化した場合の第２の実施例の概略ブロック図、第
３図は変換係数を階層的に量子化する際の階層化を示し
た階層ブロック図、第４図は従来例を示したブロック図
である。 １１・・・・原画像データ、１２　・・ブロック読み出
し部、１３・・・・直交変換部、１４・・・・・変換係
数出力、１５・・・・・・予測部、１６・・・・・予測
変換係数、１７・・・・・・ｒｌ＋（耳部、１８・・・
・・量子化部、１９・・・・・記憶部、２１・・・・・
・変換係数の交流会。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像をブロックに分割して読み出す手段と、前
   記ブロックに対して直交変換を施して変換係数を得る手
   段と、少なくとも一つ以上の周囲のブロックの変換係数
   から前記ブロックの変換係数を予測し予測変換係数を算
   出する手段と、予測変換係数と前記ブロックの変換係数
   の差分を算出する手段と、前記差分あるいは前記変換係
   数を量子化する手段を備えたことを特徴とする画像デー
   タ圧縮装置。
2. （２）量子化において原画像を分割したブロックの全て
   の変換係数を周囲ブロックの変換係数から予測し各々の
   変換係数と予測変換係数間の差分を量子化する手段を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像
   データ圧縮装置。
3. （３）量子化においてブロックに対して直交変換を施し
   て得られる変換係数のうち交流成分はそのままの値を出
   力し、交流成分を除いた変換係数は周囲ブロックの変換
   係数から予測された予測変換係数との差分を量子化する
   手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の画像データ圧縮装置。
4. （４）ブロックに対して直交変換を施して得られた変換
   係数をさらにサブブロックに分割し各々のサブブロック
   から各一個の代表値を算出することによって得られる代
   表値群についての圧縮を行う場合、予測する手段におい
   て各々の前記ブロックの代表値を周囲のブロックの代表
   値より予測することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の画像データ圧縮装置。