JPH03230682A - 適応ゾーンコーダ - Google Patents

適応ゾーンコーダ

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JPH03230682A
JPH03230682A JP2299671A JP29967190A JPH03230682A JP H03230682 A JPH03230682 A JP H03230682A JP 2299671 A JP2299671 A JP 2299671A JP 29967190 A JP29967190 A JP 29967190A JP H03230682 A JPH03230682 A JP H03230682A
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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、イメージデータ圧縮に関し、特に、伝送また
は記憶のためにイメージデータを変換コード化する適応
化技術に関する。
〈発明の背景〉 多くの通信システムは、イメージデータの伝送および／
または記憶を必要とする。一定のイメージをコード化す
るのに必要な情報量を最小とする技術は、いずれも極め
て望ましいものである。変換コード化は、このような方
法の主要部分を成すものである。有意のイメージは、通
常、長しンジ楕遣な高度に含んでいる。換言すれば、こ
れらのイメージは、高要素間相関を有する。変換コード
化において、高要素間相関を含むイメージは、相関関係
のない複数個の係数の気合に変換されることにより、原
始イメージ中の冗長情報の大部分を削除する。初期の変
換技術は、フーリエ変換を採用した。現在の手法は、い
ずれも比較的高度のコード化効率を与える離散的ＣＯＳ
変ｍ（ＤＣＴ）またはハダマード変換を用いる。
通常、コード化されるべきイメージは、複数個のイメー
ジブロックに区分され、各イメージブロックは、８×８
または１６Ｘ１６の正方配列に分割される。生じた複数
のブロックは、順次コード化される６代表的なイメージ
圧縮パイプラインは、変換コータ、量子化器およびエン
トロピーコーダを内包する。量子化器は、複数個の連続
値から成る範囲にある係数を一組の離散的量子化値のメ
ンバとして写像する。エントロピーコーダは、情報の原
統計特性を利用して該情報を圧縮する、すなわち、より
少ない２進数を利用して同一のメツセージを表現する。
例えば、ハフマン（Ｈｕｒ［■ａｎ）コータは、最高頻
度入力データ記号を最短出力コードに関係付け、最低頻
度入力データ記号を最長出力コードに関係付ける。変換
コータがイメージブロックを相関ｒＩｌｉ係のない係数
の気合に変換した後、量子化器は、対応離散値列をエン
トロピーコーダに供給する。その後、生成した２進数ス
トリームは、伝送され、または、記憶される。
イメージの変換コード化から生じた全ての係数を保存す
ることは可能である。しかし、これは、必要でもなく望
ましくもない。人間の視覚系の本質により、知覚された
イメージの品質の劣化を伴うことなく、一定の係数を切
捨ることができる。
視覚的に重要な係数のみを保存することにより、許容忠
実度のイメージは、変換コード化法により供給されたも
のより顕著に少ない情報を利用して復元することができ
る。
代表的な２次元原始イメージに対して、変換操作は、イ
メージエネルギを、２次元配列にすることができる１組
の２．３低位の係数に再分配する結果となる。視覚的に
有意味の係数は、通常、上記２次元配列の上方左隅に見
出される。
「ゾーンコード化」と称される公知の方法によれば、２
次元配列の特定ゾーン、例えば２次元配列の上方左側象
限内に存在する係数のみが保存される。有意データ圧縮
は、この方法を利用することにより達成することができ
る。しかし、画像忠実度は、有意高周波成分を含むシー
ンに対して減少するなめ、この圧縮は不十分である。
「適応変換コード化」と称される他の手法において、ブ
ロック使用率測度は、ｉａ量子化器を選択するために用
いられる。この方法は、一定ブロックの使用率レベルに
最適な量子化精度を与えることにより効率利得を達成す
る。しかし、量子化器の状態を特定するために必要な付
加情報を通常係数データとともに伝送しなければならな
い。
〈発明の要約〉 本発明は、空間領域にあるイメージデータ２次元ブロッ
クを伝送する工程を含むイメージデータ圧縮方法を提供
する。変換されたイメージデータは、使用率２次元配列
として表現される。その後。
この係数２次元配列は、直列化され、先頭係数および原
始後端係数を含む係数１次元配列となる。
その後、係数１次元配列は、量子化される。その後、係
数１次元配列の一部は、先頭係数から始まり、原始後端
係数よりも先頭係数に近接した新後端係数で終るように
選定される。最後に、ブロック終結記号は、上記新後端
係数の後に付加され、係数１次元配列の上記選定部分は
、エントロピーコーダを用いてコード化される。
好適な実施態様において、上記選定部分は、まず、上記
係数１次元配列の上記合計使用率を測定することにより
選定される。上記係数１次元配列の連続下位部分の使用
率測度は、オンザフライと判定され、実行合計に追加さ
れる。上記実行合計の各新値は、上記係数１次元配列の
上記合計使用率と比較される。この比較、および、他の
好適な実施例において、イメージ品質の設定可能レベル
に基づき、新後端係数が指定される。また、先頭係数と
新後端係数とにより区切られた上記係数１次元配列の上
記選定部分のみがコード化のために提供される。
本発明の他の全体的特徴は、イメージデータ圧縮パイプ
ラインに内包された装置である。このイメージデータ圧
縮パイプラインは、変換コーダ、シリアナライザ、量子
化器およびエントロピーコーダを内包する。上記装置は
、上記量子化器および上記エントロピーコーダに接続さ
れたメモリを内包する。このメモリは、変換され、直列
化され、量子化された少なくともイメージデータブロッ
クを記憶し遅延させるのに適した入力端および出力端を
有し、上記イメージデータブロックの連続下位部分をエ
ントロピーコーダに供給するのに適する。また、上記装
置は、量子化器に接続され上記イメージデータブロック
の合計使用率を測定する第１測定器と、上記メモリの出
力端に接続され上記イメージデータブロックの連続下位
部分の使用率を測定し上記使用率の実行合計を算出する
第２測定器とを内包する。制御ローユニットは、第１お
よび第２測定器とエントロピーコーダとに接続され、第
２測定器に供給された上記実行合計を上記第１測定器に
より供給された上記合計使用率に一部基づくレベルと比
較するのに適し、ブロック終結記号を上記エントロピー
コーダに送給する。
上記エントロピーコーダは、ブロック終結記号を受取っ
た時に上記イメージデータブロックの一部のみをコード
化するのに適する。
したがって１例えば、各ブロックの使用率レベルまたは
ランレングスを表示するために各ブロックとともに付加
情報を伝送する必要がない、上記ブロック終結記号は、
入力ビットストリームをイメージデータブロック群に逆
構文解析するためにイメージデータ受信器に十分な情報
を供給する。
〈実施例の詳細な説明〉 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図に示されているように、代表的イメージ圧縮パイ
プラインは、１９７４年１月発行のＩＥＥＥコンピュー
タによる変換の論文薬９０〜９３頁にあるアームドその
他による「離散的ＣＯ８変換」に開示された例えば離散
的ＣＯ８変換コーコーダＣＴ＞のような変換コーダ１０
と、プロセスＩＥＥＥの第■部、６０巻論文集８０９〜
８２０頁にあるウィンツの「変換画像コード化」に記載
された例えばリニア量子化器のような量子化器１２と。
プロセスＩＲＥ４０、第９号、１０９８〜１１０１頁に
あるハフマンの「最小冗長コードの構成方法」において
論じられた例えばハフマンコーダのようなエントロピー
コーダ１４とを含む。変換コーダ１０がイメージデータ
を相関関係のない複数個の係数の集合に変換した後、量
子化器１２は、複数個の連続値から成る範囲から選択さ
れた各係数を１組の離散的量子化値のメンバに変換する
。
その後、これらの量子化値は、エントロピーコーダ１４
によりコード化される。その後、生じた２進数ストリー
ムは、転送され、または、記憶される。
通常、イメージデータは、２次元である。したがって、
変換コータ１０によって供給された情報は、２次元配列
として表現される。好適な実施例において、連続値２次
元配列を連続値１次元配列に変換するために例えばジグ
ザグシリアライザのようなシリアライザが使用される。
その後、連続値１次元配列は、ｉ量子化されて離散値１
次元配列を生じる０例えば、第２Ａ図に示された整数４
×４配列を演算し第２Ｂ図に示された整数１×１６配列
を生じる。
好適な実施例において、ジグザグシリアライザ１６は、
第３図に示すように、変換コーダ１０と量子化器１２と
を結ぶイメージ圧縮パイプラインに内包されている。変
換コーダ１０により供給された連続値２次元配列を直列
化した後、量子化器は、生じた連続値１次元配列を量子
化値１次元配列に写像する。その後、この量子化値１次
元配列は、１ブロツク遅延メモリユニツト１８内に１ブ
ロック処理間隔の間保持される。この間、上記量子化値
１次元配列の同一コピーが合計ブロック使用率測定モジ
ュール２０により測定される６合計ブロック使用率測定
モジュール２０は、制御ローモジュール２２に対して上
記量子化値１次元配列によって表現されたイメージの「
使用率」または「エネルギー」を表現する値となる上記
量子化値１次元配列内の各要素の２乗（または、絶対値
）の合計を算出する。
上記ジグザグシリアライザ１６は、配列の始めに例えば
、離散的ＣＯ８変換から生じる低位係数を配置し、配列
の終りに高位項を配置する。十分な低位項が存在すると
きは、高位項は重要度が低いので、人間視覚反応の本質
により、知覚されたイメージの劣化を伴わずに切捨てる
ことができる。
例えば、第２Ｃ図は、６個の最高位係数を切捨てた後の
第２Ｂ図の１次元配列を示す。ブロックの使用率が該ブ
ロックの低位係数において大部分見出されることは、普
通であるから、これらの低位係数のみを伝送すれば実質
的にイメージデータの一層の圧縮となる。しかし、非適
応ゾーンコード化の公知の場合と異なり、高位係数に有
意使用率を有するブロックは、これらの高位係数の大部
分が伝送ブロックに含まれることを可能とする方法で伝
送され、優れた忠実度を有する受信イメージとなる。ま
た、例えば、各ブロックの使用率レベルを表示するため
に、該ブロックとともに付加情報を伝送することは必要
でない。その代り、ブロック終結記号１５は、イメージ
データ受信器が入力ピットストリームをイメージデータ
ブロックに逆構文解析される方法を知ることを可能とす
る。
上記量子化値１次元配列は、ｌ処理間隔の間メモリユニ
ット１８に存在した後、再度、使用率について測定され
る。実行中ブロック使用率測定モジュール２４は、量子
化値１次元配列が該モジュール２４内に入力された時、
該量子化値１次元配列中の全要素の全２乗または絶対値
の実行合計を算出する。上記量子化値１次元配列の各付
加要素が実行中ブロック使用率測定モジュール２４に入
力された時、実行合計の新しい値が制御ローモジュール
２２に供給される。また、量子化値１次元配列の各要素
が実行中ブロック使用率測定モジュール２４に入力され
た時、同一要素がエントロピーコーダ１４に入力される
。新しく到着した配列要素は、ブロック終結文字を表わ
す終了ブロック信号が制御ローモジュール２２により供
給されるまで、エントロピーコーダ１４内のメモリレジ
スタ内に保持される。終了フロック信号は、量子化値１
次元配列がエントロピーコーダ１４に入力された後、出
力されてもよい。また５制御ローモジユールは、所定使
用率が実行中フロック使用率測定モジュール２４により
測定された後、終了ブロックの信号を出力することもで
きる。この場合、１次元配列全体が未だエントロピーコ
ーダ１４に入力されていない場合であっても、生じた部
分配列は、ブロック終結記号が部分配列の終りに付加さ
れた状態で、伝送される。
制御ローモジュール２２は１合計ブロック使用率測定モ
ジュール２０により供給された現在の量子化値１次元配
列の合計ブロック使用率を実行中ブロック使用率測定モ
ジュール２４により順次出力される、例えば２乗または
絶対値の実行合計のような実行中ブロック使用率測度と
比較する。好適な実施例において、比率または差分回路
が、制御ローモジュール２２に内包され、現在ブロック
使用率のパーセント測度を出力する。合計ブロック使用
率測度と実行中ブロック使用率測度との比較によりどの
くらいの「使用率Ｊがエントロピーコーダ１４に入力さ
れなかを表示する。イメージ忠実度の望ましいレベルは
、付加入力２６を使用することにより設定することがで
きる。
所定レベルに対して、伝送される係数の数は、低位、中
位および高位の係数間の使用率分布により変動する。ブ
ロックの使用率がその低位項に気中したときは、全ブロ
ックの使用率の大部分が高位係数に見出されたときより
も少ない係数を送給する必要がある。伝送に使用された
チャネルが過負荷ととなったときは、イメージ忠実度は
、データ圧縮の増大と交換に減少する虞がある。
本発明のイメージデータ圧縮法は、２個のイメージ間の
相違のいずれのグレースケールのイメージもしくは表現
もコード化するのに使用することができる。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された発明から
逸脱することなく他の変形例に想倒し得る。したかって
、上記の記載は、特許請求の範囲に示された発明を除き
１本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、代表的イメージ圧縮パイプラインのブロック
線図、第２Ａ図は、係数４×４配列の説明図、第２Ｂ図
は、第２Ａ図に示された係数配列に対応する係数１×１
６配列の説明図、第２Ｃ図は、第２Ｂ図の係数配列に対
応しブロック終結記号を付加した短縮係数配列の説明図
、第３図は、本発明にかかるイメージ圧縮システムのブ
ロック線図である。 第１図 １・・イメージデータ ２・・・連続値 ３・・・離散値 ４・・ピットストリーム １０・・変換コータ １２・・・量子化器 】、４・・・エントロピーコーダ 第３図 １・・・合計 ２・・・実行 １０・・・変換コータ （例えば、離散的ＣＯＳ変換） １２・・・量子化器 １４・・エントロピーコーダ （例えば、ハフマンコータ） １６・・・ジグザグシリアライザ １８・・・１ブロツク遅延 ２０・・・ブロック使用率測定 スタテック ２２・・・制御ロー 「終了ブロック」 ２４・・ブロック使用率測定 ダイナミック ２６・・・他人力 ＦＩＧ、２Ｅ ＦＩＧ、２Ｃ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）空間領域内のイメージデータ２次元ブロックを使
    用率係数２次元配列として表現される周波数領域内のデ
    ータに変換する工程と、 上記使用率係数２次元配列全体を直列化し、先頭係数と
    原始後端係数とを含む係数１次元配列を生じる工程と、 上記係数１次元配列を量子化する工程と、 上記先頭係数から始まり上記原始後端係数よりも上記先
    頭係数に近接した新後端係数で終わる、上記係数１次元
    配列の一部を選定する工程と、上記新後端係数の後にブ
    ロック終了記号を付加する工程と、 エントロピーコーダにより上記一部のみをコード化する
    工程と から成るイメージデータ圧縮方法。
  2. （２）上記一部は、 上記係数１次元配列の合計使用率測度を得る工程と、 上記係数１次元配列の連続下位部分の使用率測度をリア
    ルタイムで判定し上記使用率測度を実行合計に追加する
    工程と、 上記実行合計を上記合計使用率測度に基づく設定可能レ
    ベルとリアルタイムで比較する工程と、上記比較により
    新後端係数を指定する工程とから成る方法により選定す
    る請求項１記載のイメージデータ圧縮方法。
  3. （３）上記下位部分は、複数個の独立した係数であるこ
    とを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. （４）上記設定可能レベルも所期イメージ品質の程度に
    基づくことを特徴とする請求項２記載の方法。
  5. （５）先頭係数と原始後端係数とを含み、空間領域から
    周波数領域への変換から生じた２次元イメージデータブ
    ロックを表わす係数１次元配列を受入れ記憶する第１手
    段と、 上記先頭係数から始まり上記原始後端係数よりも上記先
    頭係数に近接した新後端係数で終る、上記係数１次元配
    列の一部を選定し上記第１手段に接続された第２手段と
    、 上記第２手段に接続され上記新後端係数の後にブロック
    終了記号を付加する第３手段と、上記第３手段に接続さ
    れ上記一部のみをコード化するエントロピーエンコーダ
    手段と から成るイメージデータ圧縮パイプライン内で使用され
    る装置。
  6. （６）上記第１手段も上記エントロピーエンコーダ手段
    に接続されたことを特徴とする請求項５記載の装置。
  7. （７）空間領域内のイメージデータ２次元ブロックを使
    用率係数２次元配列として表現される周波数領域内のデ
    ータに変換する変換コーダと、上記使用率係数２次元配
    列全体を直列化し、先頭係数と原始後端係数とを含む係
    数１次元配列を生じるシリアライザと、 上記係数１次元配列を量子化する量子化器と、上記先頭
    係数から始まり上記原始後端係数よりも上記先頭係数に
    近接した新後端係数で終わる、上記係数１次元配列の一
    部を選定するセレクタと、上記新後端係数の後にブロッ
    ク終了記号を付加するアペンダと、 上記一部のみをコード化するエントロピーエンコーダと から成るイメージデータ圧縮装置。
  8. （８）上記セレクタは、 上記係数１次元配列の合計使用率を測定する測定器と、 上記係数１次元配列の連続下位部分のリアルタイム使用
    率測度を得て上記使用率測度を実行合計に追加する測定
    器と、 上記実行合計を上記合計使用率測度に基づく設定可能レ
    ベルとリアルタイム比較する比較器と、上記比較により
    新後端係数を指定する指定器とから成ることを特徴とす
    る請求項７記載の装置。
  9. （９）上記下位部分は、複数個の独立した係数であるこ
    とを特徴とする請求項８記載の装置。
  10. （１０）変換コーダ、シリアライザ、量子化器およびエ
    ントロピーコーダを含むイメージデータ圧縮パイプライ
    ンに含まれる装置であつて、 上記量子化器と上記エントロピーコーダとに接続された
    メモリであって、その入力端および出力端が変換され、
    直列化され、量子化された少なくともイメージデータブ
    ロックを記憶し遅延させるのに適するとともに上記イメ
    ージデータブロックの連続下位部分をエントロピーコー
    ダに供給するのに適したメモリと、 上記量子化器に接続され上記イメージブロックの合計使
    用率を測定する第１測定器と、 上記メモリの上記出力端に接続され上記イメージデータ
    の連続下位部分の使用率を測定し上記使用率の実行合計
    を算出する第２測定器と、 第１および第２測定器とエントロピーコーダとに接続さ
    れ、第２測定器により供給された上記実行合計を上記第
    １測定器により供給された上記合計使用率に一部基づく
    レベルと比較するのに適し、ブロック終結信号を上記エ
    ントロピーコーダに送給する制御ローユニットとから成
    り、 上記エントロピーコーダは、ブロック終結信号を受取っ
    た時に、上記イメージデータブロックの一部のみをコー
    ド化するのに適したことを特徴とする装置。
  11. （１１）イメージデータ２次元ブロックを空間領域から
    周波数領域へ変換する工程であって、上記周波数領域内
    の生成イメージデータブロックは、使用率係数２次元配
    列により表現される工程と、上記使用率係数２次元配列
    全体を直列化し係数１次元配列を生じる工程と、 上記係数１次元配列を量子化する工程と、 上記係数１次元配列の視覚的有意部分を選定する工程と
    、 上記選定部分の終りを示すために上記選定部分の後端に
    記号を付加する工程と、 エントロピーコーダにより上記選定部分をコード化する
    工程と から成るイメージデータ圧縮方法。
  12. （１２）上記係数１次元配列の上記選定部分は、上記係
    数１次元配列の合計使用率測度を得る工程と、 上記連続下位部分が上記エントロピーコーダに入力され
    た時、上記係数１次元配列の連続下位部分の上記使用率
    の実行合計をリアルタイムで判定する工程と、 上記実行合計の連続値を上記係数１次元配列の上記合計
    使用率測度に基づく設定可能レベルとリアルタイムで比
    較する工程と、 上記比較により上記１次元配列の終端を区切る工程と により選定されることを特徴とする請求項１１記載のイ
    メージデータ圧縮方法。
  13. （１３）イメージデータブロックの合計使用率測度を得
    る第１手段と、 上記イメージデータブロックの連続下位部分がエントロ
    ピーコーダに入力された時、該連続下位部分の使用率測
    度の実行合計をリアルタイムで判定する第２手段と、 上記第１手段、上記第２手段およびエントロピーコーダ
    に接続され、上記実行合計を上記イメージデータブロッ
    クの上記合計使用率測度に基づく設定可能レベルと比較
    する第３手段と、 第３手段に接続され、上記比較により上記係数１次元配
    列の後端を区切る手段と から成る画像処理パイプラインに使用される装置。
  14. （１４）上記第１手段がイメージデータブロックの合計
    使用率を測定する間、該イメージデータブロックが一時
    的に存在することを可能とし上記エントロピーコーダに
    接続されたメモリ手段を有することを特徴とする請求項
    １３記載の装置。
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