JPH05199418A - 画像ブロックデータのスキャン方法 - Google Patents

画像ブロックデータのスキャン方法

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JPH05199418A
JPH05199418A JP4009416A JP941692A JPH05199418A JP H05199418 A JPH05199418 A JP H05199418A JP 4009416 A JP4009416 A JP 4009416A JP 941692 A JP941692 A JP 941692A JP H05199418 A JPH05199418 A JP H05199418A
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JP
Japan
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image
correlation
block data
scanning
scan order
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Application number
JP4009416A
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English (en)
Inventor
Yukio Go
志雄 呉
Yoichi Yamada
陽一 山田
Koshi Sakurada
孔司 桜田
Yoko Harada
洋子 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 性質の異なる画像に対しても常に符号化効率
または伝送効率の良い1次元の画像デ−タ列が得られる
ような画像ブロックデ−タのスキャン方法を提供する。 【構成】 相関推定手段13による入力画像の相関を用
いて、ブロック直交変換後の各周波数成分の分散が分散
推定手段14により推定され、第i番目に大きな分散値
を持つ成分がi番目に選択されるように、スキャン順序
決定手段15でスキャン順序が決定される。このスキャ
ン順序に従ってブロック直交変換後の2次元ブロックデ
ータ106を読みだし1次元化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は画像の圧縮符号化及び
伝送における画像ブロックデ−タのスキャン方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の画像ブロックデ−タのスキャン方
法としては、例えば文献:“シ−ン・アダプティブ・コ
−ダ”(Wen−Hsiung Chen,Willi
amK. Pratt“Scene Adaptive
Coder”IEEETrans.Commun.,
vol.COM−32,No.3,MARCH,198
4)に開示される方法がある。この方法は2次元の画像
に対して、先ず、ブロック分割し、ブロック直交変換等
の処理を施した後に前記2次元画像のブロックデ−タを
ジグザグスキャンと呼ばれる方法でスキャンして1次元
化する方法であった。以下、従来技術として、上記文献
に記載の画像ブロックデ−タのスキャン方法につき説明
する。
【0003】図2は従来の画像ブロックデ−タのスキャ
ン方法の構成を示す機能ブロック図であり、ブロック分
割手段20、直交変換手段21、スキャン手段22から
構成される。
【0004】ブロック分割手段20は2次元の画像デ−
タ201を複数個のM×Nのブロックに分割し、直交変
換手段21はブロック分割された画像デ−タ202を直
交変換する。この直交変換の一手法として式(1) に示す
離散余弦変換(以下、DCTと称する)が良く用いられ
る。DCTでは行列[X]で表される入力画像の各ブロ
ックデ−タに対して式(1) の変換を行い、同じく行列で
表される出力[Y]の各要素Y(u,v)を得る。
【0005】
【0006】自然界の画像(例えば、風景、人物)等で
は画素間に相関があり、直交変換によって画像のエネル
ギ−が周波数成分(u,v)の小さい所に集中する傾向があ
る。スキャン手段22は図3に示すように、直交変換さ
れたブロックデ−タ203を周波数成分(u,v)の小さい
順にジグザグスキャンし、2次元の画像デ−タを1次元
データに並べ変える。
【0007】ジグザグスキャンにより1次元化された画
像デ−タの重要な要素(要素値の絶対値が所定の閾値以
上となる要素)は、デ−タ列の前部に集中する傾向があ
るため、前記デ−タ列の最後の重要な要素以降のデ−タ
列(全て非重要要素)に代わりデ−タ列終了信号(以
下、EOB信号と称する)を挿入することにより、短縮
されたデ−タ列で当該ブロックを表現することが可能と
なり、画像の圧縮符号化効率または伝送効率を高めるこ
とが出来る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に画像の性質は画像の内容によって左右されるので、前
述のスキャン方法では必ずしも符号化効率または伝送効
率の良い1次元デ−タ列が得られるとは限らない。例え
ば、文字などが多く含まれる画像では文字のピッチ等に
よって特定の高周波成分(画像の直交変換後のuまたは
vの大きい成分)が現われる。このような画像ブロック
に対して前述の方法でスキャンしても、必ずしも符号化
効率または伝送効率の良い1次元デ−タ列が得られると
は限らない。
【0009】この発明は、性質の異なる画像に対しても
常に符号化効率または伝送効率の良い1次元デ−タ列が
得られるように、画像の相関を推定し、更に該相関から
画像のブロック直交変換後のブロック内の各周波数成分
の分散を推定し、該分散の大きさに基づく順序で画像ブ
ロックデ−タをスキャンする画像ブロックデ−タのスキ
ャン方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第1の発明では、画像データを複数個の2次元ブロ
ックに分割し、それぞれのブロックデータを直交変換後
にスキャンして2次元のブロックデータを1次元化する
画像ブロックデータのスキャン方法において、(a) 入力
画像の相関を推定する相関推定手段と、(b) 推定された
相関から画像のブロック直交変換後の各周波数成分の分
散を推定する分散推定手段と、(c) 推定された各周波数
成分の分散値の大きさに基づいてブロックデータのスキ
ャン順序を決定するスキャン順序決定手段と、(d) 前記
スキャン順序に従って画像のブロック直交変換後の各ブ
ロックデータをスキャンし1次元化するスキャン手段と
を備えたことを特徴とする。また、第2の発明では、第
1の発明の画像ブロックデータのスキャン方法におい
て、前記相関推定手段は入力画像における近隣画素間の
相関を1つまたは複数個推定し、あるいは、外部から近
隣画素間の相関あるいは推定相関を1つまたは複数個入
力し、画像の相関モデルを用いて該画像全体の相関を推
定する機能を有することを特徴とする。更に、第3の発
明では、第1あるいは第2の発明の画像ブロックデータ
のスキャン方法において、予め画像の取り得る可能性の
大きい相関或は相関係数を複数個用意しておき、該相関
或は相関係数を用いて決定したスキャン順序をテーブル
化して記憶しておき、入力画像に対しては画像の相関或
は相関係数に対応したスキャン順序を前記テーブルから
読みだし、スキャンを行うことを特徴とする。
【0011】
【作用】第1の発明によれば、入力画像の相関を用いて
ブロック直交変換後の各周波数成分の分散が推定され、
第i番目に大きな分散値を持つ成分がi番目に選択される
ようにスキャン順序が決定され、ブロック直交変換後の
各ブロックデータは、このスキャン順序に従ってスキャ
ンされる。従って、画像の内容に左右されることが少な
い、符号化効率あるいは伝送効率の良い1次元データ列
を得ることが可能となり、前記課題が解決される。
【0012】また、第2の発明によれば、入力画像にお
ける近隣画素間の相関を1つまたは複数個推定し、ある
いは、外部から近隣画素間の相関あるいは推定相関を1
つまたは複数個入力することにより画像の相関モデルを
用いて該画像全体の相関を推定するので、相関を伝送す
るためのヘッダー情報を削減できると共に相関を算出す
る為の演算回数を少なくできる利点がある。
【0013】更に、第3の発明によれば、画像の相関或
は相関係数に対応して複数のスキャン順序が予め用意さ
れており、入力画像の相関或は相関係数に対応したスキ
ャン順序が選択されることにより、高速にスキャン順序
を決定できる。
【0014】
【実施例】[ 実施例1 ]図1は実施例1の構成を示
す機能ブロック図であり、ブロック分割手段11、直交
変換手段12、相関推定手段13、分散推定手段14、
スキャン順序決定手段15、スキャン手段16から構成
されている。
【0015】ブロック分割手段11は、画像サイズがm
M×nNの入力画像101をサイズがM×Nのm×n個
のブロックに分割する(m,n,M,Nは正整数)。
【0016】直交変換手段12は、ブロック分割された
画像の各ブロックデ−タ105を順次直交変換する。こ
の直交変換の方法としては例えば前式(1) で表される離
散余弦変換(DCT)を用いる。
【0017】相関推定手段13は、入力画像デ−タ[X
(i,j) ]101から、横方向にα、縦方向にβ(α、β
≧0)離れた画素間の相関R(α,β) を次式(2) により
推定する。
【0018】 尚、M×Nのブロックサイズに対して、0≦α<M、0
≦β<Nの範囲内の相関R(α,β) を推定すれば良い。
【0019】分散推定手段14は、相関推定手段により
推定された画像の相関R(α,β)103を用いてブロック直
交変換後の各周波数成分(u,v) の分散を求める。直交
変換関数行列を[φ(u,v)(k,l)]とすると、ブロック直
交変換後のブロック内の各周波数成分(u,v) の分散σ
2(u,v) は次式(3) により得られる。
【0020】 但し、u=0,1,・・・,M-1 、v=0,1,・・・,N-1 である。
【0021】尚、直交変換関数をDCTとした場合には
前記直交変換関数φ(u,v)(k,l) は次式(4) となる。 φ(u,v)(k,l) = C(u)・C(v)・Cos{π(2k+1)u/(2M)}・Cos{π(2l+1)v/(2N)} (4) 但し、式(4) におけるC(u)、C(v)は前式(1) におけるC
(u)、C(v)と同様である。
【0022】スキャン順序決定手段15は、分散推定手
段14により得られた各周波数成分(u,v)の分散10
4を参照し、画像のブロックデ−タ[Y]に対して,i
番目に大きい分散値σ2( ui,vi) を持つ成分Y( ui,vi)
がi番目に選択されるようにブロックデ−タのスキャ
ン順序を決定する。
【0023】スキャン手段16は、前記決定されたスキ
ャン順序107に従って直交変換後の2次元ブロックデ
−タ106を読み出し、1次元化する。
【0024】図4は画像の相関特性の一例を示したもの
であり、図5は、このような相関を持つ画像に対し、ブ
ロックDCT後の各周波数成分の推定分散値を示したも
のである。図6(a) は図4に例示される画像の従来方法
によるスキャン順序を示したもので、図6(b) は図5の
分散値に基づく本発明のスキャン順序を示したものであ
る。
【0025】図7は画像の1ブロックについてのブロッ
クデ−タ(前式(1) のY(u,v) の値)を示したもので、
図8(a),(b) は図7のブロックデ−タに対し、其々図6
(a),(b) のスキャン順序でスキャンし、重要要素のしき
い値を5として非重要要素列をEOB信号で置き換えた
1次元のデ−タ列を示したものである。図8によれば従
来方法によるデ−タ個数が22であるのに対し、本発明
の方法によるデ−タ個数は10と減少している。この例
からも明らかなように、本発明の方法により符号化効率
または伝送効率を大幅に改善できる1次元デ−タ列への
変換が可能となる。
【0026】[ 実施例2 ]実施例2における相関推
定手段13は、画像デ−タ101より相関R(0,1) 及び
R(1,0) のみを推定し、或いは、外部102より当該画
像の相関(或いは推定相関)R(0,1) 及びR(1,0) を入
力し、距離が(a,b)画素離れた画素間の相関を次式(5)
で示される相関モデルを用いて推定する。
【0027】 R(a、b)=R(1,0)xa ・ R(0,1)yb (5) 尚、x,yは1近傍の値を取る正の実数である。また、
R(1,0) 、R(0,1) は其々画像の横方向の相関係数、画
像の縦方向の相関係数と呼ばれる。
【0028】このように、実施例2においては、画像の
縦方向の相関係数及び横方向の相関係数のみを参照して
画像ブロックの相関を縦・横方向に独立した関数として
推定するので、画像の相関を伝送するための情報(ヘッ
ダ−情報とも称する)を削減することができ、また、相
関演算の為の演算回数も少なくできる。従って、伝送速
度、処理速度を向上することが可能となる。
【0029】尚、実施例2においては、相関推定手段1
3以外の構成要素は実施例1と同様であるので、それら
の説明は省略する。
【0030】[ 実施例3 ]実施例3における相関推
定手段13は、画像デ−タ101より相関R(0,1) 、或
いは相関R(1,0) 、或いは相関(R(0,1)+R(1,0) )
/2のみを推定し、或いは、外部102より当該画像の
1画素近傍の相関(或いは推定相関)を入力する。この
ような相関をρで表し、距離が(a,b)画素離れた画素
間の相関R(a,b)を次式(6) 或いは(7) で示される相関
モデルを用いて推定する。
【0031】
【数1】
【0032】尚、x,yは正の実数であり、ρは画像の
相関係数と呼ぶ。このように、実施例3によれば、画像
の相関係数のみを知ることにより画像ブロックの相関関
数を等方関数として推定するので、実施例2と同様に相
関を伝送する為のヘッダ−情報を削減でき、また、相関
演算の為の演算回数も削減できる。
【0033】尚、実施例3においても、相関推定手段1
3以外の構成要素は実施例1と同様であるので、それら
の説明は省略する。
【0034】[ 実施例4 ]実施例4では、画像の取
り得る可能性の大きい相関あるいは相関係数を予め複数
個用意し、それらの相関或いは相関係数に対して前述の
方法でスキャン順序を決定しテ−ブルに格納する。
【0035】実施例4では、入力画像の相関或いは相関
係数から最適なスキャン手順を前記テ−ブルから選択す
るようにしたものである。例えば、TV等の画像では、
横方向及び縦方向の相関係数がほぼ0。80から0.98の範囲
に入るので、相関係数を0。01刻みにして前記実施例1、
2、又は3の方法により相関係数に対応するスキャン順
序を決定し、予めテ−ブルに格納しておく。
【0036】実際の画像の入力に対して、該画像の相関
係数を調べ、対応するスキャン順序をテ−ブルから読み
出してスキャンを行う。この方法によれば推定の時間を
省略出来るため、処理の高速化を計ることが可能とな
る。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、入力画像の相関を用いてブロック直交変換後の各周
波数成分の分散が推定され、第i番目に大きな分散値を
持つ成分がi番目に選択されるようにスキャン順序が決
定されるため、画像の内容に左右されることなく、入力
画像を最短の一次元データ列で表現できる最適スキャン
が可能となる。従って、本発明のスキャン方法を画像の
圧縮符号化装置或いは伝送装置で用いることにより、常
に符号化効率の良いまたは伝送効率の良い1次元デ−タ
列を得ることが出来る。
【0038】また、第2の発明によれば、入力画像にお
ける近隣画素間の相関を1つまたは複数個推定し、ある
いは、外部から近隣画素間の相関あるいは推定相関を1
つまたは複数個入力することにより画像の相関モデルを
用いて該画像全体の相関を推定するので、相関を伝送す
るためのヘッダー情報を削減できると共に相関を算出す
る為の演算回数を少なくできる利点がある。
【0039】更に、第3の発明によれば、画像の相関或
は相関係数に対応して複数のスキャン順序が予め用意さ
れており、入力画像の相関或は相関係数に対応したスキ
ャン順序が選択されることにより、高速にスキャン順序
を決定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の構成を示す機能ブロック図で
ある。
【図2】従来方法の構成を示す機能ブロック図である。
【図3】従来のジグザグスキャン方法の説明図である。
【図4】画像の相関特性の一例を示す図である。
【図5】ブロックDCT後の各周波数成分の分散例を示
す図である。
【図6】スキャン手順を示す図である。
【図7】画像のブロックデ−タの一例を示す図である。
【図8】図7のブロックデ−タのスキャン結果を示す図
である。
【符号の説明】
11 ブロック分割手段 12 直交変換手段 13 相関推定手段 14 分散推定手段 15 スキャン順序決定手段 16 スキャン手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 洋子 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像データを複数個の2次元ブロックに
    分割し、それぞれのブロックデータを直交変換後にスキ
    ャンして2次元のブロックデータを1次元化する画像ブ
    ロックデータのスキャン方法において、 (a) 入力画像の相関を推定する相関推定手段と、 (b) 推定された相関から画像のブロック直交変換後の各
    周波数成分の分散を推定する分散推定手段と、 (c) 推定された各周波数成分の分散値の大きさに基づい
    てブロックデータのスキャン順序を決定するスキャン順
    序決定手段と、 (d) 前記スキャン順序に従って画像のブロック直交変換
    後の各ブロックデータをスキャンし1次元化するスキャ
    ン手段とを備えたことを特徴とする画像ブロックデータ
    のスキャン方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の画像ブロックデータの
    スキャン方法において、前記相関推定手段は入力画像に
    おける近隣画素間の相関を1つまたは複数個推定し、あ
    るいは、外部から近隣画素間の相関あるいは推定相関を
    1つまたは複数個入力し、画像の相関モデルを用いて該
    画像全体の相関を推定する機能を有することを特徴とす
    る画像ブロックデータのスキャン方法。
  3. 【請求項3】 請求項1及び2項に記載の画像ブロック
    データのスキャン方法において、予め画像の取り得る可
    能性の大きい相関或は相関係数を複数個用意しておき、
    該相関或は相関係数を用いて決定したスキャン順序をテ
    ーブル化して記憶しておき、入力画像に対しては画像の
    相関或は相関係数に対応したスキャン順序を前記テーブ
    ルから読みだし、スキャンを行うことを特徴とする画像
    ブロックデータのスキャン方法。
JP4009416A 1992-01-22 1992-01-22 画像ブロックデータのスキャン方法 Pending JPH05199418A (ja)

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Cited By (3)

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WO2000018133A1 (fr) * 1998-09-21 2000-03-30 Sony Corporation Dispositif et procede de codage et de decodage
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