JPH02158285A - 画像信号圧縮符号化装置および伸長再生装置 - 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】 皮亙豆１ 本発明は画像信号圧縮符号化装置および伸長再生装置に
関し、特に、圧縮された画像の再生時に歪の発生しない
画像信号圧縮符号化装置およびこのように符号化された
データを復号する伸長再生装置に関する。

１１及ｌ 電子スチルカメラにより撮影された画像データのような
ディジタル画像データをメモリに記憶する場合には、デ
ータ量を減らしてメモリの記憶容量を少なくするため、
各種の圧縮符号化が行われている。特に２次元直交変換
符号化は、大きな圧縮率で符号化を行うことができ、か
つ符号化に伴う画像歪も抑圧できることから、広く用い
られている。

このような２次元直交変換符号化においては、画像デー
タは所定の数のブロックに分割され、それぞれのブロッ
ク内の画像データが２次元直交変換される６直交変換さ
れた画像データ、すなわち変換係数は、所定の１Ｊｌ（
ｆｌと比較され、閾値以下の部分の切り捨て（係数切り
捨て）が行われる。これにより閾値以下の変換係数は、
その後、０のデータとしで処理される０次に係数切り捨
てが行われた変換係数は、所定の量子化ステップ値、す
なわち正規化係数により除算され、ステップ幅による量
子化、すなわち正規化が行われる。これにより、変換係
数の値、すなわち振幅のダイナミックレンジを抑圧する
ことができる。

従来の２次元直交変換符号化においては、上記の正規化
係数は圧縮される画像データごとに１つの値が設定され
ていた。すなわち、高域周波数成分を多く含む画像デー
タに対しては大きな値の正規化係数を、低域周波数成分
を多く含む画像データに対しては小さな値の正規化係数
を設定して正規化を行っていた。このように高域周波数
成分を多く含む画像データについては圧縮率を大きくし
、低域周波数成分を多く含む画像データについては圧縮
率を小さくすることによって適切な圧縮画像データを得
ている。

しかしながら、画像の圧縮符号化は前述のように１分割
されたブロックごとに行われる１画像によっては、複数
のブロックに分割した場合に、高域周波数成分の多いブ
ロックと低域周波数成分の多いブロックとに分かれるこ
とがある。したがって、画像全体としては例えば高域周
波数成分が多い場合にも、ブロックによっては低域周波
数成分が多いことがある。このような場合に２画像を構
成するすべてのブロックを大きな値の正規化係数で正規
化すると、低域周波数成分を多く含むブロックにおいて
は正規化された画像データに歪が発生し、再生時の画質
が劣化するという欠点があった。

■−−的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、２次元直
交変換後の正規化において、圧縮される画像に応じた正
規化係数を用い、符号化された画像に歪の発生しない画
像信号圧縮符号化装置およびこのように符号化されたデ
ータを復号する伸長再生装置を提供することを目的とす
る。

１１Ｌ貝ｊ 本発明によれば、１つの画面を構成するディジタル画像
データを複数のブロックに分割して各ブロックの画像デ
ータについて２次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮
符号化装置は、複数のブロックに分割されたデジタル画
像データを２次元直交変換する直交変換手段と、直交変
換手段により直交変換されたデータを正規化する正規化
手段と、正規化手段により正規化されたデータを符号化
する符号化手段と１分割されたブロックごとの画像デー
タのアクティビティを算出するアクティビティ算出手段
と、アクティビティ算出手段により算出されたアクティ
ビティに応じて正規化係数を設定する正規化係数設定手
段とを有し、正規化手段は、正規化係数設定手段により
ブロックごとに設定された正規化係数を用いて正規化を
行うものである。

また、本発明によれば、圧縮符号化された１つの画面の
ディジタル画像データを受けて、２次元直交逆変換復号
を行う画像信号伸長再生装置は、人力された画像データ
を復号する復号手段と、復号手段により復号されたデー
タを逆正規化する逆正規化手段と、逆正規化手段により
逆正規化されたデータを２次元直交逆変換する直交逆変
換手段と、圧縮符号化された画像データとともに入力さ
れるブロックごとの正規化係数を逆正規化手段へ出力す
る正規化係数出力手段とを有し、逆正規化手段は正規化
係数出力手段から出力されるブロックごとの正規化係数
を用いて逆正規化を行うものである。

叉Ｊ１九！Ｉ丸男 次に添付図面を参照して本発明による画像信号圧縮符号
化装置および伸長再生装置の実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例が示されている。

本装置はブロック化部１２を有する。ブロック化部１２
はフレームバッファにより構成され、電子スチルカメラ
により撮像されたｌフレーム分のスチル画像データが入
力端子ｌ口な通して入力され、記憶される。ブロック化
部１２に記憶されたｌフレーム分の画像データは複数の
ブロックに分割されてブロックごとに読み出され、２次
元直交変換部１４に送られる。２次元直交変換部１４は
ブロックごとの画像データを２次元直交変換する。２次
元直交変換としては、ディスクリートコサイン変換、ア
ダマール変換等の周知の直交変換が用いられる。

２次元直交変換部１４において２次元直交変換されたブ
ロックごとの画像データは第３図に示すように縦横に配
列され、左上の部分に低次のデータが配列され、矢印の
方向に向かうにつれて高次のデータとなる。２次元直交
変換部１４の出力は正規化部１６に送られる。

正規化部１６は、２次元直交変換部１４において２次元
直交変換された画像データ、すなわち変換係数に対して
係数切り捨てを行った徨、正規化を行う、係数切り捨て
は、直交変換された変換係数を所定の閾値と比較し、ｌ
Ｊｌ値以下の部分を切り捨てるものである。正規化は、
係数切り捨てを行われた変換係数を所定の量子化ステッ
プ値、すなわち正規化係数αにより除算し、正規化係数
αによる量子化を行うものである。正規化係数αは１本
実施例では２種類の中から、後述する正規化係数選択部
２２からの正規化係数選択信号によって選択される。す
なわち、高域周波数成分のブロックの画像データに対す
る正規化係数および低域周波数成分のブロックに対する
正規化係数があらかじめ図示しない記憶部に記憶され、
正規化係数選択信号によって選択される。

ブロック化部１２から出力されるブロックごとの画像デ
ータは、アクティビティ算出部２０にも送られる。アク
ティビティ算出部２０は、ブロックごとのアクティビテ
ィ、すなわちそのブロックに高域周波数成分の画像デー
タが含まれている程度を算出する。

アクティビティの算出は１分割されたブロックが例えば
第４図に示すように８ｘ８の画素で構成されている場合
に、同図に示すようにこのブロックを４つのサブブロッ
クに分割し、各サブブロックを構成する画素データの変
化の割合を算出することにより求められる。ブロックの
アクティビティａｃｔは次の式によって求められる。

この式において、第１項〜第４項はそれぞれ、サブブロ
ック１〜４を構成する画像データに高域周波数成分が含
まれている程度を表している０例えば上式の第１項はサ
ブブロックｌを構成する各画像データとサブブロックｌ
内の画像データの平均値との差の絶対値の和である。こ
れはサブブロックｌ内に含まれる高域周波数成分の程度
を表している。

このようにサブブロックに分割し、各サブブロックごと
に高域周波数成分が含まれている程度を求め、これらを
加算することによってブロックのアクティビティを正確
に算出することができる。すなわちブロック全体として
でなく、各サブブロック内ごとに高域周波数成分の程度
を算出するから、ブロックのアクティビティをより正確
に算出できる。

なお、上記のようにサブブロックに分割することなく、
ブロックを構成する各画像データとブロック全体の画像
データの平均値との差を加算することによって、アクテ
ィビティを算出するようにしてもよい。

アクティビティ算出部２０は、上記のように算出された
各ブロックのアクティビティａｃｔを正規化係数選択部
２２へ出力する。正規化係数選択部２２は人力された各
ブロックのアクティビティａｃｔを閾値下と比較し、 ＡＣＴ２：Ｔ の場合には正規化係数選択信号「ｌ」を、ＡＣＴ＜Ｔ の場合には正規化係数選択信号「０」を、それぞれ正規
化部１６へ出力する。アクティビティａｃｔの値は高域
周波数成分が含まれている程度を表すから、ａｃｔが閾
値１以上の場合には高域周波数成分が多く含まれている
ことを表す信号「１」が出力され、ａｃｔｈｉｗ４値Ｔ
未満の場合には低域周波数成分が多く含まれていること
を表す信号ｒＯＪが出力される。

正規化部１６はこのような正規化係数選択信号「！」ま
たは「０」に応じて、前記のように正規化係数を２種類
の中から選択し、正規化を行う。

すなわちブロックごとの画像データを、そのブロックに
ついて選択された正規化係数によって除算する。このよ
うにしてブロックごとに適切な正規化係数を選択して正
規化を行うことができる。

なお、この正規化は、係数切り捨てを行われた変換係数
を選択された１つの正規化係数の値αによって除算する
ことに変えて、第５図に示すような重みテーブルＴに格
納されたデータと正規化係数αとを合わせて用いてもよ
い。変換係数は低域の成分がデータとして重要であり、
高域の成分は重要性が低いから、第５図に示すような重
みテーブルＴは、低域の成分に小さな値を、高域の成分
に大きな値を割り当てており、このテーブルＴのデータ
に前記の正規化係数αを乗算して得た値α・Ｔにより、
前記の係数切り捨てを行われた変換係数を除算すること
によって正規化を行う、正規化前の変換係数なＸとする
と、正規化後の変換係数ｘ１は。

Ｘ’＝Ｘ／（α・Ｔ） で表される。すなわち、変換係数Ｘの低域成分にはテー
ブルＴの低域成分のデータを対応させ、変換係数Ｘの高
域成分にはテーブルＴの高域成分のデータを対応させて
、それぞれテーブルデータＴにαを乗算して得た値によ
り変換係ａＸを除算する。

このように、重みテーブルＴを用いることによって、変
換係数Ｘを１つの値αで均一に除算することに変えて、
低域成分は小さな値で除算して圧縮率を小さくし、高域
成分は大きな値で除算・することによって圧縮率を大き
くすることができる。特に高画質モードの圧縮において
は、正規化係数αが小さいため、重みテーブルＴの低域
成分に対応する値を大きく、高域成分に対応する値を小
さく設定することによって、低域周波数成分に集中して
発生するオーバーフローを減少させることができる。

正規化された変換係数は第３図に示す正規化前のデータ
と同様にブロック状に配列され、第６図に示されるよう
に低域成分から順にジグザグ状にスキャンされて出力さ
れる。

正規化部１６の出力は、２次元ハフマン符号化部２８に
出力される。２次元ハフマン符号化部２８は、前記のよ
うにジグザグ状にスキャンされて入力される正規化され
た変換係数において零が連続することが多いため、零の
値のデータの連続する激すなわち零のラン長を検出し、
零のラン長および非零の振幅を求め、これを２次元ハフ
マン符号化する。２次元ハフマン符号化部２８からの出
力はマルチプレクサ６４に送られる。

一方、正規化係数選択部２２からの出力はラン長符号化
器２４に出力される。ラン長符号化器２４は正規化係数
選択部２２から入力される正規化係数選択信号ｒｌＪま
たは「０」をラン長符号化する。

正規化係数選択信号はブロックごとに出力され、隣接す
るブロックは前記のアクティビティが類似することが多
いため、正規化係数選択信号は「ｌ」または「０」が連
続することが多い。そこで、ラン長符号化器２４は信号
「１」または「０」の連続、すなわち信号ｒｌ」または
「０」のラン長を求め、これを符号化する。ラン長符号
化器２４からの出力はマルチプレクサ６４へ出力される
。

マルチプレクサ６４は、２次元ハフマン符号化部２８か
らの人力およびラン長符号化器２４からの入力を順次選
択し、出力端子３２へ出力される。これにより圧縮符号
化された画像データとラン長符号化された正規化係数の
データが出力端子３２へ送られる。出力端子３２へ送ら
れたデータは、図示しない伝送路へ伝送され、または磁
気ディスク等の記録媒体に記録される。

本装置によれば、上記のようにブロックごとにアクティ
ビティ、すなわち高域周波数成分が含まれる程度を算出
し、これに基づいてブロックごとに正規化係数を選択し
て正規化を行う。したがって画像を構成するブロックご
とに適切な正規化係数で正規化することができる。

従来は画像全体を均一の正規化係数によって正規化して
いたから、例えば画像が全体として高域周波数成分が多
く含まれている場合には、大きな値の正規化係数によっ
てすべてのブロックを正規化していた。したがって、低
域周波数成分が多く含まれているブロックについても大
きな値の正規化係数によって正規化を行うため、正規化
された画像データに歪が発生し、再生された画像が劣化
した。

これに対して本装置により符号化すれば、ブロックごと
に正規化係数を選択しているから、上記のような欠点を
解消することができ、高画質の再生画像を得ることがで
きる。

また、正規化係数選択信号も符号化された画像データと
ともに出力されるから、再生装置においてはブロックご
との正規化係数を用いて復号を行うことができる。さら
に、正規化係数選択信号はラン長を求め、これを符号化
して出力しているから、データ量を少なくすることがで
きる。

なお、上記の実施例においては、アクティビティの値と
閾値の比較によって２種類の正規化係数の中から使用す
る正規化係数を選択しているが、アクティビティの値に
応じて３つ以上の正規化係数の中から選択するようにし
てもよい。

第２図には本発明による画像信号伸長再生装置の一実施
例が示されている。この装置は、第１図の装置により符
号化された画像データを伸長再生するものである。

本装置はハフマン復号部７２を有する。ハフマン復号部
７２には第１図の圧縮符号化装置により圧縮符号化され
た画像データが入力端子７０から人力される。

ハフマン復号部７２は図示しないハフマンテーブルから
送られるデータにより、入力されたデータを復号し、零
ラン長および非零の振幅レンジのデータを得て、変換係
数を復号する。ハフマン復号部７２から出力される変換
係数は逆正規化部８０へ送られる。

一方、入力端子７０から画像データとともに入力される
。ブロックごとの正規化係数のデータはラン長復号器８
８に入力される。ラン長復号器８８は、ランレングス符
号化されたブロックごとの正規化係数のデータを復号し
、逆正規化部８０へ出力する。

逆正規化部８０はラン長復号器８８から供給されるブロ
ックごとの正規化係数のデータを用いて、ハフマン復号
部７２から送られる復号されたデータを逆正規化する。

すなわち、ハフマン復号部７２から送られる復号された
ブロックごとの画像データに正規化係数を乗算し、逆正
規化を行う、ハフマン復号部７２から送られる復号され
たブロックごとの画像データが、第５図に示すような重
みテーブルＴを用いて正規化が行われたデータである場
合には、正規化係数αと重みテーブルのデータＴを乗算
してラン長符号化したデータを入力端子７０から人力し
、これらのデータにより逆正規化を行う。

この場合にはハフマン復号部７２からのデータにα・Ｔ
を乗算することにより、逆正規化が行われる。

逆正規化部８０からの出力は２次元直交逆変換部８２へ
送られる。２次元直交逆変換部８２は、逆正規化部８０
から送られる逆正規化されたデータを２次元直交逆変換
する。２次元直交逆変換部８２からの出力はブロック合
成部８４へ送られ、複数のブロックが合成されて元の全
画面の画像データが得られる。ブロック合成部８４から
の出力はＣＲＴ　８６へ送られ、ＣＲＴ　８６に画像が
再生される。なお、ＣＲＴ　８６に換えて例えばプリン
タ等に出力し、再生画像を記録するようにしてもよい。

以上のような再生装置によれば、第１図の装置によって
圧縮符号化された画像データを伸長再生することができ
る。

本装置によれば、逆正規化部８０は、入力端子７０から
画像データとともに入力され、ラン長復号器８８により
復号された正規化係数を用いて逆正規化を行うから、符
号化において使用したブロックごとの正規化係数に応じ
た復号を行うことができる。したがって、ブロックごと
に設定されている種々の正規化係数を用いて画像データ
を復号再生することができる。

このように、ブロックごとに設定された正規化係数を用
いて符号化されたデータを復号した場合には、例えば低
域成分の多いブロックは小さな値を、高域成分の多いブ
ロックは大きな値を乗算して逆正規化することができる
。したがって、画像を構成するブロックごとにそのブロ
ックに適した正規化係数で逆正規化を行うから、すべて
のブロックを均一の正規化係数によって正規化したデー
タを復号した場合のように、低域成分の多いブロックを
高域成分の多いブロックと同様の正規化係数で処理する
のを防ぐことができ、画像の歪が発生せず、再生画像を
高画質とすることができる。

また１重みテーブルのデータを受けて復号することもで
きるから、符号化において種々の重みテーブルをブロッ
クごとに使用している場合にも、それぞれ画像データを
復号することができる。

肱−１ 本発明によれば、圧縮符号化装置は、直交変換後の正規
化においてブロックごとに正規化係数を設定し正規化を
行うから、ブロックごとにその周波数成分に点じた正規
化を行うことができる。したがって、ブロックごとに適
切な圧縮率を設定することができるから、符号化を効率
的に行うことができる。

再生装置は、圧縮符号化装置において使用されたブロッ
クごとの正規化係数データによって逆正規化を行うから
、符号化において設定した正規化係数に応じた復号な行
うことができる。

本発明によればこのように符号化および復号を行うから
、ブロックごとに適切な正規化および符号化を行うこと
ができ、画像の歪の発生を防止し、再生画像を高画質と
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例を示すブロック図、 第２図は、第１図の圧縮符号化装置により圧縮符号化さ
れた画像データを復号再生する伸長再生装置の一実施例
を示すブロック図、 第３図は、２次元直交変換されたデータの例を示す図、 第４図は、ブロックのサブブロックへの分割を示す図。 第５図は、重みテーブルデータの例を示す図。 第６図は、ランレングスおよび非零の振幅の符帰化を行
う順序を示す図である。 部　の、ｅ３の１ １４、　、　、　２次元直交変換部 １６、　、　、正規化部 ２０、　、　、アクティビティ算出部 ２２、　、　、正規化係数選択部 ２４、　、　、ラン長符号器 ６４、　、　、マルチプレクサ ７２、　、　、ハフマン復号部 ３０、　、　、逆正規化部 ８２９．。２次元直交逆変換部 ８８、　、　、ラン長復号器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つの画面を構成するディジタル画像データを複数
   のブロックに分割して各ブロックの画像データについて
   ２次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮符号化装置に
   おいて、該装置は、 前記複数のブロックに分割されたデジタル画像データを
   ２次元直交変換する直交変換手段と、該直交変換手段に
   より直交変換されたデータを正規化する正規化手段と、 該正規化手段により正規化されたデータを符号化する符
   号化手段と、 前記分割されたブロックごとの画像データのアクティビ
   ティを算出するアクティビティ算出手段と、 該アクティビティ算出手段により算出されたアクティビ
   ティに応じて正規化係数を設定する正規化係数設定手段
   とを有し、 前記正規化手段は、前記正規化係数設定手段によりブロ
   ックごとに設定された正規化係数を用いて正規化を行う
   ことを特徴とする画像信号圧縮符号化装置。 ２、請求項１に記載の装置において、 前記符号化手段は、前記正規化係数設定手段により設定
   された正規化係数を前記正規化されたデータとともに符
   号化することを特徴とする画像信号圧縮符号化装置。 ３、圧縮符号化された１つの画面のディジタル画像デー
   タを受けて、２次元直交逆変換復号を行う画像信号伸長
   再生装置において、該装置は、前記入力された画像デー
   タを復号する復号手段と、 該復号手段により復号されたデータを逆正規化する逆正
   規化手段と、 該逆正規化手段により逆正規化されたデータを２次元直
   交逆変換する直交逆変換手段と、 前記圧縮符号化された画像データとともに入力されるブ
   ロックごとの正規化係数を前記逆正規化手段へ出力する
   正規化係数出力手段とを有し、前記逆正規化手段は前記
   正規化係数出力手段から出力されるブロックごとの正規
   化係数を用いて逆正規化を行うことを特徴とする画像信
   号伸長再生装置。 ４、請求項３に記載の装置において、 前記復号手段は、前記圧縮符号化された画像データおよ
   び正規化係数を復号することを特徴とする画像信号伸長
   再生装置。