JPH04352591A - 画像データ圧縮回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報をディジタル
データに変換して記憶媒体に記録するディジタル電子ス
チルカメラなどの装置に備えられた画像データ圧縮回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ディジタル電子スチルカメラは、被写体
である光学像をディジタルデータに変換し、このディジ
タルデータをＩＣメモリカードなどの記憶装置に記録す
る。このようなディジタルデータは膨大なデータ容量に
なるので、これを限られた容量の記憶媒体内に記憶させ
るためのデータ圧縮が不可欠になる。

【０００３】従来のデータ圧縮手法としては種々の方式
のものが提案されている。例えば、隣接画素間の相関性
を利用したＤＰＣＭ方式（差分パルスコード変調方式）
や、あるいは画面内に縦ｎ画素、横ｎ画素からなるｎ×
ｎ画素のブロックに区切り、ブロック毎にそのブロック
内の相関性を利用するＤＣＴ方式（離散コサイン変換方
式）などである。

【０００４】図９は、従来より知られているＤＰＣＭ方
式を用いたディジタル電子スチルカメラの信号処理ブロ
ック図である。同図では、ＣＣＤ２０１より出力された
映像信号が、増幅器２０２で増幅されて、色分離回路に
よって例えばＲ・Ｇ・Ｂの３色に分離される。Ｒ・Ｇ・
Ｂの各信号は、ガンマ回路２０４とホワイトバランス回
路２０５によって処理されて、これらの信号がＡ／Ｄ変
換回路２０６でディジタル信号に変換される。変換後の
信号はフィールドメモリ２０７に一時記憶される。そし
て、このフィールドメモリ２０７より画像データが読み
出され、ＤＰＣＭ符号化回路２０８で符号化される。こ
の信号はバッファメモリ２０９を介してＩＣメモリカー
ドなどの記憶媒体２１０に書き込まれる。

【０００５】次に、ＤＰＣＭ符号化回路２０８の一例と
して、画素適応ＤＰＣＭ符号化回路を図７に示す。この
方式は、注目している画素のサンプル値Ｘ０を先行する
サンプル値から予測して、注目している画素の値Ｘ０　
とその予測値Ｘ０　との差である予測誤差信号ε０　ε
０　＝Ｘ０　−Ｘ０　 を入力される画素データの画像データ量より少ないデー
タ量に変換するものである。

【０００６】予測方式としては、図８（ａ）に示す様に
注目する画素の左の画素をＸ１　、真上の画素をＸ２　
、右上の画素Ｘ３　としたとき Ｘ０　＝１／２Ｘ１　＋１／４（Ｘ２　＋Ｘ３　）を予
測値とする２次元３点予測などがある。

【０００７】また、画素適応ＤＰＣＭ方式は、データ圧
縮のためのデータ変換器を複数個備え、既に得られた先
行画素の予測誤差信号の復号値によりそのデータ変換器
を画素ごとに選択し、切り換えている。ここで、復号値
とは図７のデータ逆変換器の出力信号である。

【０００８】例えばデータ変換器の選択は図８（ｂ）に
示すように、これからデータ圧縮する画素の左の画素に
おける予測誤差信号の復号値をε１　、真上の画素にお
ける予測誤差信号の復号値をε２　とすれば、選択の指
標εｐ　は次式で示される。

【０００９】εｐ　＝１／２（｜ε１　｜＋｜ε２　｜
）すなわち、εｐ　の値よりこれからデータ圧縮する予
測誤差信号がどのくらいあるかを予測して、適したデー
タ変換器を選択しようとするものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の画素適応ＤＰＣＭ符号化回路においては、画素の
輝度が急峻に変化するエッジ部分で原画像との誤差が生
じ易い。これは、データ変換器が通常画像の人間の眼に
つき易い平坦部分の誤差を少なくするように設計されて
いるためで、入力される予測誤差信号が小さい時には、
細かいステップで量子化されるのに対して、入力される
予測誤差信号が大きくなると粗く量子化されるからであ
る。従って、予測誤差信号の値が増大する画像のエッジ
部分では、誤差を多く含んだ複合信号を得ることになる
。

【００１１】本発明はこのような問題を解決して、誤差
の少ない画像データ圧縮回路を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の画像データ圧縮回路には、入力された画
像データを複数のブロックに分割し、各ブロックの輝度
変化量に合わせて最適なデータ変換器群をブロック単位
に選択するデータ変換器群選択部と、データ変換器群選
択部で選択されたデータ変換器群の中から、最適なデー
タ変換器を画素単位に選択するデータ変換器選択部と、
データ変換特性の異なる複数のデータ変換器からなるデ
ータ変換器群を出力量子化ビット数ごとに複数備え、デ
ータ変換器選択部で選択されたデータ変換器を用いて入
力された画像データを圧縮するデータ変換部とが備えら
れている。

【００１３】

【作用】本発明の画像データ圧縮回路は以上のように構
成されるので、入力された画像データに急峻なエッジが
含まれていた場合には、データ変換器群選択部で出力量
子化ビット数の大きなデータ変換器群をブロック単位に
選択し、選択されたデータ変換器群の中から最適なデー
タ変換器を画素単位にデータ変換器選択部で選択する。 このように選択されたデータ変換器を用いて、画像デー
タをデータ変換部で圧縮することにより、原画像との誤
差が少なくなる。また、輝度が平坦な画像データの場合
には、データ変換器群選択部で出力量子化ビット数の小
さなデータ変換器群をブロック単位に選択し、選択され
たデータ変換器群の中から最適なデータ変換器を画素単
位にデータ変換器選択部で選択する。このように選択さ
れたデータ変換器を用いて、画像データをデータ変換部
で圧縮することにより、データ量の増大が抑えられる。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面の図１から図６を参照して、
本発明の第１の実施例および第２の実施例について説明
する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例に係る画像デ
ータ圧縮回路の構成図である。第１の実施例の画像デー
タ圧縮回路には、画像データが入力される入力端子１０
と、入力された画像データを１ブロックラインごとに記
憶するブロックラインメモリ２０と、注目画素の値Ｘ０
　から予測値Ｘ０　を減算するための加算器２５と、加
算器２５からの出力データを圧縮するために複数のデー
タ変換器群を備えたデータ変換部であるデータ圧縮器３
０と、データ圧縮器３０で使用するデータ変換器群を選
択するデータ変換器群選択器４０と、選択の指標εｐを
算出して特定のデータ変換器を選択するデータ変換器選
択器５０と、データ圧縮器３０で圧縮された画像データ
にデータ変換器群番号を付加するデータ付加器６０と、
データ付加器６０からの出力データが与えられる出力端
子７０と、データ圧縮器３０で圧縮されたデータを復号
し復号時に発生する誤差の累積を防止する局部復号器８
０とが備えられている。データ圧縮器３０には、出力量
子化ビット数の異なる複数のデータ変換器群３１、３２
、３３と、データ変換器選択器５０からの信号で特定の
データ変換器を選択するスイッチ３４、３５、３６と、
データ変換器群選択器４０からの信号で特定のデータ変
換器群を選択するスイッチ３７とが備えられている。こ
こで出力量子化ビット数が異なるとは、データ圧縮率が
異なることを意味する。また、データ変換器群３１に備
えられた各データ変換器は例えば８ビットのデータを３
ビットのデータに圧縮する機能を持つ。局部復号器８０
には、データ変換器群３１、３２、３３とペアになる複
数のデータ逆変換器群８１、８２、８３と、データ変換
器選択器５０からの信号で特定のデータ逆変換器を選択
するスイッチ８４、８５、８６と、データ変換器群選択
器４０からの信号で特定のデータ逆変換器群を選択する
スイッチ８７と、スイッチ８７からの予測誤差信号ε０
　と予測値Ｘ０　を加算する加算器８８と、加算器２５
に与える予測値Ｘ０　を生成する予測器８９とが備えら
れている。データ逆変換器群８１は例えば３ビットのデ
ータを８ビットのデータに復号する機能を持つ。さらに
、データ付加器６０によるデータ変換器群番号の付加は
、画像データの各ブロックデータの先頭あるいは末尾に
付加してもよく、また画像データの先頭にヘッダ情報と
して付加してもよい。

【００１６】次に、第１の実施例の動作について説明す
る。入力端子１０に与えられた画像データは２つの経路
に別れる。１つの経路はブロックラインメモリ２０への
入力で、１ブロックライン分のデータを記憶する。ここ
で、１ブロックラインとは、図４に示すようにブロック
の縦方向の画素と同じ数のラインをいう。もう１つの経
路は、データ変換器群選択器４０への入力である。デー
タ変換器群の選択規則は、例えば図５に示すようなＤＰ
ＣＭ回路の予測誤差信号を指標として、ブロック内の予
測誤差信号の絶対値の最大値（以下｜ε｜ｍａｘ　とい
う。）によって切り換えればよい。データ変換器群３１
〜３３はブロック内の画像データに急峻なエッジが含ま
れていた場合（上記の｜ε｜ｍａｘ　が大きな場合）、
出力量子化ビットの多いデータ変換器群（例えば図３（
ｃ））を選択し、またブロック内の画像データが平坦な
場合（上記の｜ε｜ｍａｘ　が小さい場合）、出力量子
化ビットの小さなデータ変換器群（例えば図３（ａ））
を選択する。

【００１７】ブロックラインメモリ２０に１ブロックラ
イン分の画像データを蓄積する間にデータ変換器群選択
器４０で各ブロックで使用するデータ変換器群を選択す
る。そして、ブロックラインメモリよりデータを読み出
すときに、スイッチ３７、８７を切り換えて、１ブロッ
クの画像データを所望のデータ変換器群に転送する。さ
らに、データ変換器選択器５０からの指示でスイッチ３
４〜３６を切り換えて、送られてきた画像データを画素
ごとに最適なデータ変換器を用いて圧縮する。データ変
換器選択器５０からのスイッチ３４〜３６への指示は、
先行画素の予測誤差信号から生成された画像データの復
号値を局部復号器８０から入力して、画素適応ＤＰＣＭ
方式を用いて最適なデータ変換器を画素ごとに選択して
行う。このように圧縮された画像データをデータ付加器
６０に送り、各ブロックで使用したデータ変換器群番号
を付加して、出力端子７０に与える。

【００１８】次に、第２の実施例について、図２を用い
て説明する。第２の実施例の構成が上述した第１の実施
例と違うのは、ブロックラインメモリ２０の代わりに１
画面分の画像データを記憶するフィールドメモリ９０が
用いられていることと、データ変換器群選択器４０にビ
ットレート算出器９１が備えられていることである。こ
のビットレート算出器９１は、データ変換器選択器４０
からの信号を受けて、画像の符号化後のビットレート（
単位画素当りのビット数：符号化後の１画面すべてのデ
ータ量をビット表示したものを１画面すべての画素数で
除した値）の計算を行う。

【００１９】次に、第２の実施例の動作について説明す
る。入力端子１０に与えられた画像データは、一旦フィ
ールドメモリ９０に記憶され、まず予め定められたデー
タ変換器群の選択規則により１画面全体のブロックにお
いて使用するデータ変換器群を決定する。各データ変換
器群は各々予め定められた異なるビット数を有している
が、同一変換器群内の変換器の出力ビット数が等しいた
め、使用する変換器群が定まりさえすれば、各ブロック
内の符号化後のビットレートを算出することが可能であ
る。そこで、次に、ビットレート算出器１１０を用いて
、符号化後のビットレートを計算する。ここで、目標の
ビットレートと違った場合には、データ変換器群選択器
の選択規則を変更して、上記の動作を繰り返す。例えば
データ変換器群の選択の指標を第１の実施例と同じく｜
ε｜ｍａｘ　とした場合、データ変換器群の選択規則を
次表のようにして、目標のビットレートとなるようにレ
ート値ｍの値を変化させる方法などがある。次表では、
さらに、ｍ＝２、８の場合の例を併せて示している。

【００２０】

【００２１】

【表１】

【００２２】この表より、ｍの値が小さい程、予測誤差
信号の絶対値の最大値が小さいブロックでも量子化ビッ
ト数の大きなデータ変換器が選択されることがわかる。 この選択によって画質は向上するが、画像全体の符号化
データ量（すなわちビットレート）が大きくなる。ここ
で、目標のビットレート算出のためのフローチャートを
図６に示す。図６では、まず、プリスキャンによって各
ブロックの｜ε｜ｍａｘ　を求める（ステップ１００）
。そして、ｍの初期値を設定して、その選択規則によっ
てビットレートを計算する（ステップ１０１）。次に、
計算結果が目標のビットレート以内かを調べて（ステッ
プ１０２）、目標のビットレートを越えていた場合には
、徐々にｍの値を増加させる（ステップ１０３）。ステ
ップ１０１〜ステップ１０３のループを繰り返し、最終
的に目標のビットレート以内に収まるようなｍの値を求
める。そして、目標とするビットレートのレート値ｍを
決定した後、それに従い符号化を行ってデータを出力す
る。

【００２３】以上のように、第２の実施例では、各ブロ
ックごとにそのブロックに含まれるエッジの量によって
出力量子化ビット数を切り替えるため、輝度変化の激し
い画像と輝度変化が平坦な画像とではデータ圧縮後のデ
ータ量が異なる。ＩＣメモリカードなど容量の限られた
記憶媒体に、上記データを記憶すると、記憶できる画像
の枚数が変化する。この画像をプリスキャンすることに
より、データ変換器群の選択規則を各ブロックごとに調
整することができ、データ圧縮後の画面全体のデータ量
を一定にすることができる。この機能によって記憶画像
の枚数管理が容易に行える。

【００２４】なお、データ変換器群の選択指標は、実施
例に示した予測誤差信号のみならず、例えば画素データ
の輝度値の標準偏差を用いる方法などがある。

【００２５】また、本実施例では、画像データ圧縮の手
法としてＤＰＣＭ方式を用いて説明したが、ＤＣＴなど
の他の画像データ圧縮方式を用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明の画像
データ圧縮回路であれば、１画面分の画像データを複数
のブロックに分割し、急峻なエッジを含むブロックは出
力量子化ビットの多いデータ変換部で画像を符号化し、
平坦な画像だけのブロックは出力量子化ビットの少ない
データ変換部で画像を符号化する。このような動作によ
って、従来、画像のエッジに集中していた原画像との誤
差が小さくなり、良好な復号画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例に係る画像データ圧縮回路の構成
図である。

【図２】第２の実施例に係る画像データ圧縮回路の構成
図である。

【図３】データ変換器の特性例を示す図である。

【図４】１画面分の画像データを示す概念図である。

【図５】ＤＰＣＭ回路を示す構成図である。

【図６】ビットレート算出のフローチャートである。

【図７】従来例に係る画素適応ＤＰＣＭ符号化回路の構
成図である。

【図８】画素の構成を示す概念図である。

【図９】従来例に係るディジタル電子スチルカメラの信
号処理ブロック図である。

【符号の説明】

１０…入力端子 ２０…ブロックラインメモリ ３０…データ圧縮器 ４０…データ変換器群選択器 ５０…データ変換器選択器 ６０…データ付加器 ７０…出力端子 ８０…局部復号器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力された画像データを複数のブロッ
   クに分割し、各ブロックの輝度変化量に合わせて最適な
   データ変換器群をブロック単位に選択するデータ変換器
   群選択部と、前記データ変換器群選択部で選択されたデ
   ータ変換器群の中から、最適なデータ変換器を画素単位
   に選択するデータ変換器選択部と、データ変換特性の異
   なる複数のデータ変換器からなるデータ変換器群を出力
   量子化ビット数ごとに複数備え、前記データ変換器選択
   部で選択されたデータ変換器を用いて入力された画像デ
   ータを圧縮するデータ変換部とを備えることを特徴とす
   る画像データ圧縮回路。
2. 【請求項２】　　データ変換器群選択器の選択規則を入
   力画像のプリスキャンによって各ブロック毎に変化させ
   、データ変換後の画面全体のデータ量が一定となるよう
   に制御することを特徴とする請求項１記載の画像データ
   圧縮回路。
3. 【請求項３】　　データ変換器群の選択を各ブロック内
   の予測誤差信号値を用いて演算した値を指標として行う
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像デ
   ータ圧縮回路。
4. 【請求項４】　　データ変換器群の選択を各ブロック内
   の予測誤差信号値の絶対値の最大値を指標として行うこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像デー
   タ圧縮回路。