JPH0353666A - 画像信号圧縮符号化装置 - 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】 皮査旦１ 本発明は画像信号圧縮符号化装置に関し，特に、圧縮符
号化された画像のデータ量を一定とする画像信号圧縮符
号化装置に関する。

生見韮薯 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。直交変換さ
れた画像データ、すなわち変換係数は、所定の閾値と比
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。次に，所定の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。

この間値との比較と正規化の処理は、同時に行われるこ
とが多い．すなわち、変換係数を所定の正規化係数にて
正規化して、その結果を整数化すると、正規化係数より
低い値をもつ変換係数はＯとなる。

正規化された変換係数はその後、ハフマン符号化され、
メモリカードなどの記録媒体に記憶される。

このような２次元直交変換符号化において、ハフマン符
号化されたＡＣ成分の符号化データは、所定のデータ長
で出力をストップするように制限される、いわゆる固定
長化が行われる。この固定長化は、要求される画質、記
録媒体の容量等に応して最適のデータ量によって行われ
ることが望ましい。

しかし、従来の装置においては、特定の方法によって画
一的に固定長化のデータ量が設定され、これにより固定
長化が行われるため、適切な固定長化を行うことができ
なかった。これにより出力バッファがオーバーフローす
ることもあった。

貝一一的 本発明はこのような従来技術の問題点を解消し、符号化
されたデータの固定長化を適切に行うことのできる画像
信号圧縮符号化装置を提供することを目的とする。

免旦公里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符号化する符号化
手段と、符号化手段から出力されるブロックごとの符号
化データ量を制限する符号化出力制御手段と、符号化手
段において用いられる正規化係数を設定する正規化係数
設定手段とを有し，符号化出力制御手段は、正規化係数
設定手段から正規化係数が入力された場合にはあらかじ
め定められた値によって符号化データ量の制限を行い、
正規化係数設定手段から正規化係数が入力されない場合
には分割されたブロックごとの画像データのアクティビ
ティに基づいて符号化データ量の制限を行うちのである
。

実施例の説明 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。

本装置はメモリコントローラｌＯを有する。メモリコン
トローラ１口にはメモリ６０が接続され、例えば電子ス
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
データをメモリ６０から読み出す。

メモリコントローラ１０からの出力はブロック化部ｌ２
に入力される。ブロック化部１２はフレームバッファに
より構成され、メモリコントローラ１０から入力され、
ブロック化部１２に記旧された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ｌ４に送られる．２次元直交変換部ｌ４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ｌ４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図に示すブロックごと
の画素データと同様に，縦横に配列され、左上の部分に
低次のデータが配列され、右下の方向に向かうにつれて
高次のデータとなる。

直流成分のデータは左上部に配置される。２次元直交変
換部１４の出力は図示しない正規化部において所定の量
子化ステップ値，すなわち正規化係数αにより正規化さ
れ、符号化部２８のＡＣ符号化部３２へ送られる。

ＡＣ符号化部３２にはまた、α判定部ｌ６から正規化係
数αが入力される．α判定部ｌ６はα設定部ｌ８から入
力された正規化係数αがＯであるか否かを判定し、正規
化係数αがＯでない場合には、これをＡＣ符号化部３２
およびビット固定長化部３６へ送出する。α設定部ｌ８
は正規化係数αを設定する．正規化係数αは，固定長化
部３５においてＡＣ符号化部３２からの出力データの固
定長化に用いられるデータである。正規化係数αの設定
は、出力された符号化データの量に基づき、ニュートン
法等の所定の方法によって最適値を予測し、出力される
符号化データの量が目標値に集束するように行われる。

したがって正規化係数αは後述するように，符号化され
たデータの量が固定長化の目標値に近いか否かを判断す
ることにより、修正される．正規化係数αの初期値は一
定の値とされてもよいし、その都度おおよその値を設定
してもよい。

ＡＣ符号化部３２にはさらに、ａ算出部４４から正規化
係数ａが入力される。ａ算出部４４は総アクティビティ
算出部２６において算出された総アクティビティに基づ
き正規化係数ａを設定する．ブロック化部！２から出力
されるブロックごとの画像データは、ブロックアクティ
ビティ算出部２０にも送られる．ブロックアクティビテ
ィ算出部２０は、ブロックごとのアクティビテイ、すな
わちそのブロックに高城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。ブロックのアクテイビティは
、ブロックを構成する各画素データとこれらの画素デー
タの平均値との差の絶対値を加算することによって求め
られる。

ブロックアクティビティ算出部２０から出力されるブロ
ックごとのアクティビティは、総アクティビティ算出部
２６およびビット配分算出部４０へ出力される。

総アクティピティ算出部２６はブロックアクテイビティ
算出部２０から送られるブロックごとのアクティビティ
を加算し、アクティビティの合計値を算出する。総アク
ティビティ算出部２６はアクテイビティの合計値をビッ
ト配分算出部４０へ出力する。

ＡＣ符号化部３２は、第４図に示すようにジグザグ状に
スキャンされて入力される変換係数の交流成分をα算出
部４４から送られる正規化係ｔ’ｌ　ａによって正規化
し，符号化する．変換係数の交流成分は零が連続するこ
とが多いため、零の値のデータの連続する量すなわち零
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。ＡＣ符号化部３２
からの出力は固定長化部３６へ送られる． 一方、ブロック化部ｌ２から出力されるブロックごとの
画像データの直流成分は、符号化部２８のＤＣ符号化部
３０へ送られ、ＤＣ符号化部３０において，ハフマン符
号化される．　ＤＣ符号化部３０から出力されるＤＣ符
号化データは出力バッファ３８へ送られる。

ビット配分算出部４０は、ブロックアクティビティ算出
部２０から送られるブロックごとのアクティビティと、
総アクティビティ算出部２６から送られるアクティビテ
ィの合計値を用いて、各ブロックに配分される符号化ビ
ットを算出する．各ブロックに配分される符号化ビット
とは、ブロックごとに２次元ハフマン符号化され、低域
成分から出力されるデータをどこまでで打ち切るか、す
なわち符号化されたデータを何ビットまで出力するかを
規定するビット数である．ビット配分算出部４０で配分
された符号化ビットは、α判足部１６から正規化係数α
が入力されない場合に、固定長化部３６において固定長
化のために使用される。

各ブロックに配分される符号化ビットｂｉｔ旧は、例え
ば次の式で与えられる． ｂｉｔ　Ｂ１＝　（　　（ａｃｔ　ｂ／ａｃｔ　ｔｌｘ
ｂｉｔ［ｆｌａｇｌ　｝＋　｛　Ｃａｒｒｙ　Ｏｖｅｒ
｝　＝−　ｆｉｌ上式において、ｂｉｔ［ｆｌａｇｌは
画像全体の総ビット数を表し、符号化において複数のブ
ロックにより構成される画像全体に割り当てられるビッ
ト数である．すなわち、ブロックごとの２次元ハフマン
符号化されたデータが低域成分から順に出力されたとき
に、所定のビット数でデータの出力を打ち切った場合に
、画像全体として何ビットを割り当てるかを表すビット
数である．このビット数により圧縮符号化され出力され
るデータの量が定められる。

ａｃｔ　ｂは各ブロックごとのアクテイピテイである．
　ａｃｔ　ｔは総アクテイビテイを表し、ブロックのア
クティビティの合計値である。したがって、上式の（　
　ｆａｃｔ　ｂ／ａｃｔ　ｔｌ　ｘ　ｂｉｔ［ｆｌａｇ
］　｝は、画像全体に割り当てられるビット数を、ブロ
ックのアクティビティの合計値に対する各ブロックごと
のアクティビティの比によって配分するものである． ｛Ｃａｒｒｙ　Ｏｖｅｒ｝は、前ブロックからの繰り越
しビットを表し、後述するように、配分される符号化ビ
ットｂｉｔ　Ｂｌを求めようとしているブロックの１つ
前のブロックから繰り越されたビット、すなわち１つ前
のブロックに割り当てられたにちかかわらず、使用され
なかったビット数である．なお、繰り越しビット｛Ｃａ
ｒｒｙ　Ｏｖｅｒ｝を考慮することなく、ビット配分を
行ってもよい。

ビット配分算出部４０から出力される、各ブロックに配
分される符号化ビットｂｉｔ旧は，固定長化部３６へ送
られる． 正規化係数ａが入力されている場合には、固定長化部３
６でのアクティビティに基く固定長化は行われない。但
し、出力バッファ３８が才−バーフローしないように、
各ブロックのビット配分（ｂｉｔＢ）をすべて最大値に
固定してお＜．シたがってＡＣ符号化データは上記最大
値を越えない範囲で出力バッファ３８へ出力される。

出力バッファ３８には固定長化部３６によってビット数
を制限されたブロックごとのＡＣ符号化データが入力さ
れる。出力バッファ３８には一定の符号長のＤＣ符号化
データおよび、ビット数を制限されたＡＣ符号化データ
が蓄積され、これらのデータはゲート４２に送られる。

ゲート４２は、出力バッファ３８から送られたデータを
一旦蓄積し、制御部２２かものゲートイネーブル信号に
よってこれらのデータを、コネクタ４４を通してメモリ
カード５０に送出する．これによりデータがメモリカー
ド５０に記録される． なお、記録媒体としてはメモリカード５０の他、磁気デ
ィスク、光ディスク等の記録媒体を用いてもよい。

出力バッファ３８から出力されるデータはまた、符号カ
ウンタ２４にも送られる．符号カウンタ２４は、出力バ
ッファ３８から送られたデータの打号量をカウントする
．符号カウンタ２４の出力は制御部２２へ送られる． 制御部２２は本装置の各部の動作を図示しない信号線を
通して制御する制副部である。α設定部１８は正規化係
数αを，前述のように所定の方法によって計算する．制
御部２２は、α設定部ｌ８に対して正規化係数αの作成
を要求する．制御部２２はまた、α判定部ｌ６からの判
定に応じて固定長化部３６を制御する。

第２図のフローにより、本装置の動作を説明する． まず、ＤＣ符号量、すなわちＤＣ符号化データに割り当
てられるビット数が算出される（１０ロ）α設定部ｌ８
から正規化係数αが制御部２２へ人力され、制御部２２
は正規化係数αを符号化器２８のα判定部ｌ６へ転送す
る＋１０２）　　α判定部ｌ６は，α設定部ｌ８から入
力された正規化係ｔ’ｌ　ａがＯであるか否かを判定す
る＋１０４１　．正規化係数αがＯである場合、すなわ
ちα設定部ｌ８から正規化係数ａが送られていない場合
には、ＤＣ符号化部３０によりＤＣ成分が符号化される
（　１３０１　．次に、符号化器２８のビット配分算出
部４０でブロックピット配分が作成される（１３２１　
　　α算出部４４において総アクティビティ算出部から
のデータに応じて正規化係数ａが作成され，これによっ
てＡＣ符号化部３２でＡＣ成分が符号化される（１３４
３　．符号化されたＡＣ成分データは固定長化部３６で
、ビット配分算出部４０からのブロックビット配分によ
って固定長化される（１３６１。全ブロックについて符
号化が終了したか否かを判断しｆ１３８１　、終了して
いない場合にはステップ１３０に戻る．全ブロックにつ
いて符号化が済むとこの処理が終了する． ステップ１０４においてａ設定部１８から入力された正
規化係数αがＯでないと判定された場合、すなわちα設
定部ｌ８から正規化係数αが送られている場合には、α
設定部ｌ８から入力された正規化係数αにより正規化を
行う．この場合には、ブロック化部ｌ２からＤＣ符号化
部３０に送られたそのブロックのＤＣ成分が符号化され
（ステップ１１０１．出力バッファ３８に送られる．次
に，２次元直交変換部ｌ４から変換係数のＡＣ成分がＡ
Ｃ符号化部３２へ送られて符号化が行われ、α設定部ｌ
８からα判定部ｌ６を通してＡＣ符号化部３２へ送られ
た正規化係数αによって、符号化が行われる．このとき
，固定長化部３６におけるビット配分値は、アクティビ
ティの値に関係なく，あらかじめ定められた一定値に固
定されるＣステップ１１２），固定長化されたデータは
出力バッファ３８に蓄積され、そのデータ量が符号カウ
ンタ２４でカウントされる． ＤＣ成分の符号化およびＡＣ成分の符号化が全ブロック
について終了したか否かを判定し（ステップ１１４）、
終了していない場合には、ステップ１１０に戻り、ＤＣ
成分の符号化およびＡＣ成分の符号化を繰り返す．ＤＣ
成分の符号化およびＡＣ成分の符号化が全ブロックにつ
いて終了すると、符号カウンタ２４でカウントされたデ
ータ量が制御部２２へ送られ（ステップ１１６），制御
部２２は符号量が固定長化の目標値に充分近いか否かを
判断する（ステップ１１Ｕ．この目標値は、符号化され
た１画像のデータに割り当てる符号量としてあらかじめ
所定のビット数が設定される． 符号量が目標値を越えている場合または目標値に近くな
い場合には，α設足部１８において新たに正規化係数α
を算出する（ステップ１２０１．その後、ステップ１０
２に戻って、再びα設定部１８から正規化係数αが入力
され，α判定部ｌ６へ転送される（１０２） 符号カウンタ２４からの符号量が目標値を越えず，かつ
目標値に充分近い場合には、制御部２２はゲート４２に
ゲートイネーブル信号を送出し１１２２１　．出力パッ
ファ３８に蓄積されている符号化されたデータを、コネ
クタ４４を通してメモリカード５０に送出する１１２４
１　　これにより符号化データがメモリカード５０に記
録される． 本実施例によれば、α設定部ｌ８から正規化係数αが符
号化器２８に入力されているか否かを判断し．入力され
ている場合には、これによって符号化データ量を制限し
，得られた符号量が目標値に近いことを判断してゲート
から出力させるようにしている．得られた符号量が目標
値をオーバーするか、または目標値に近くない場合には
，α設定部ｌ８においてより適したαが設定され，α判
定部ｌ６に送られる．したがって、最適の正規化係数α
を求め、これによって固定長化を行うことができるから
、要求される画質、メモリカード５０の容量等に応じて
適切な圧縮を行うことができる．このように最適値とし
て設定された正規化係数αは符号化器２８の外部で設定
されているから，他の画像データの圧縮符号化に用いる
こともできる． また、α設定部ｌ８から正規化係数αが入力されている
場合にち、符号化器内部のビット配分算出部４０におい
て算出された符号化ビットｂｉｔ旧により固定長化が行
われるから、出力バッファ３８がオーバーフローするこ
とがない． なお，上記の実施例においては，固定長化部３６から出
力される符号化データを出力バッファ３８にＭ積し、制
御部２２からのゲートイネーブル信号によってゲート４
２へ出力するようにしているが、符号化器２８内に出力
バッファ３８を設けることなく、ゲート４２に出力バッ
ファを設けるようにしてもよい。この場合には符号カウ
ンタ２４でカウントした符号化されたデータの符号量を
制御部２２で判断し、目標値に近い場合には、その時の
正規化係数αを用いて各ブロックの符号化を行い、符号
化されたデータを出力バッファへ出力するようにすれば
よい． 劾一一里 本発明によれば、圧縮符号化装置は、符号化器の外部に
おいて、正規化係数αを設定し、これを用いて固定長化
を行うようにしている。正規化係数αは符号化器の外部
で設定されるから、正規化係数αを複数の画像データの
圧縮に使用することができる．しかも符号化され出力さ
れるデータの上限が定められているため、出力バッファ
がオーバーフローすることがない。

また、符号化器外部から正規化係数αが供給されない場
合にも，ブロックのアクテビティに基づき固定長化を行
うことができる。

【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ｌ図の装置の動作を示すフロチャート、 第３図は、ブロックごとの画素データの例を示す図、 第４図は、変換係数の交流成分の符号化の順序を示す図
である。 主要部　の。一の説明 １４．　．　．　２次元直交変換部 １Ｇ．　．　．α判定部 １８．　．　．α設定部 ２０．．　　ブロックアクティピティ算出部２４．．符
号カウンタ ２６．　．　．総アクティビティ算出部２８．　．　．
符号化部 ３０．　．　．　ＤＣ符号化部 ３２．　．　．　ＡＣ符号化部 ３６．　．　．固定長化部 出力バッファ ピット配分算出部， ゲート α算出部 メモリカード

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符号化する符号化手段と、 前記符号化手段から出力される前記ブロックごとの符号
   化データ量を制限する符号化出力制御手段と、 前記符号化手段において用いられる正規化係数を設定す
   る正規化係数設定手段とを有し、 前記符号化出力制御手段は、前記正規化係数設定手段か
   ら前記正規化係数が入力された場合にはあらかじめ定め
   られた値によって前記符号化データ量の制限を行い、前
   記正規化係数設定手段から前記正規化係数が入力されな
   い場合には前記分割されたブロックごとの画像データの
   アクティビティに基づいて前記符号化データ量の制限を
   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、該装置はさらに、 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
   ティを算出するブロックアクティビティ算出手段と、 該ブロックアクティビティ算出手段により算出されたブ
   ロックごとのアクティビティに基づき前記ブロックごと
   に配分される符号化データ量を算出する符号化データ量
   配分手段とを有し、 前記符号化出力制御手段は、前記正規化係数設定手段か
   ら前記正規化係数が入力されない場合に、前記符号化デ
   ータ量配分手段からの出力に応じて前記符号化データ量
   の制限を行うことを特徴とする画像信号圧縮符号化装置
   。