JPH06113279A - 画像圧縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】連続するフレーム画像に対し、一律の圧縮率で
圧縮を行わず、画像の特徴からフレーム単位で圧縮を行
い、画質劣化を少なくし、圧縮率も高くする。 【構成】入力画像は、入力部１でデジタル画像データと
なり、マトリクス変換部２でマトリクスに順次変換さ
れ、ＤＣＴ演算部３でＤＣＴ演算により周波数成分に分
解されて、ＤＣＴ成分が記憶部４に一時記憶され、ＤＣ
成分がＤＣ成分記憶部５と差分演算部６に出力される。
演算部６は現在のフレームのＤＣ成分と記憶部５に記憶
されている一つ前のフレームの同一座標のＤＣ成分とで
差分演算を行う。圧縮パラメータ設定部７はこの演算結
果の大きさに応じて圧縮パラメータを決定する。記憶部
４に一時記憶されたＤＣＴ成分は、量子化部８におい
て、この圧縮パラメータで量子化され、ハフマン変換部
９でさらに圧縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＴＶの動画等の画像デ
−タの圧縮に好適な画像圧縮装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、動画像を取り扱うシステムで
は、記憶容量やバスの転送能力、プロセッサの処理能力
などの点から、デ−タ量の多さが問題となるため、圧縮
率を上げて少しでもデ−タ量を減らすことが行われてい
た。しかし、デ−タ量を減らすために単純に圧縮率を上
げるだけでは画像の再現に必要なデ−タが減ることにな
るので、画質劣化も大きなものとなっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、動画
像を取り扱うシステムでは、圧縮率を少しでも上げてデ
−タ量を減らすことが行われていた。しかし、ただ圧縮
率を上げるだけでは画質劣化が進むばかりであった。こ
のため、画質劣化が少なく圧縮率が高くなる効率的な圧
縮技術が望まれていた。

【０００４】本発明はこのような問題点を改善すべく成
されたもので、その第１の目的は、連続するフレーム画
像に対し、一律の圧縮率で圧縮を行う方法を用いず、画
像の特徴からフレーム単位で圧縮を行うことにより、画
質劣化が少なく圧縮率が高くなる効率的な画像圧縮装置
を提供することにある。

【０００５】また、本発明の第２の目的は、連続するフ
レーム画像を一定のフレームレートで扱うのではなく、
画像の変化を的確に把握し、画像の特徴からフレームレ
ートを変更することにより、全体の情報量を減らし、画
質劣化が少なく圧縮率が高くなる効率的な画像圧縮装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
動画を入力する入力手段と、この入力手段によって入力
される入力される動画について順次ＤＣＴ演算を行いＤ
ＣＴ成分を出力するＤＣＴ演算手段と、このＤＣＴ演算
手段によって出力されたＤＣＴ成分を一時記憶する記憶
手段と、この記憶手段によって一時記憶された前記ＤＣ
Ｔ成分と前記ＤＣＴ演算手段によって出力される次の画
像のＤＣＴ成分とで差分演算を行い、その演算結果によ
り画像の変化を抽出する画像変化抽出手段と、この画像
変化抽出手段によって抽出された変化量に応じて圧縮パ
ラメータを設定する圧縮パラメータ設定手段と、この圧
縮パラメータ設定手段によって設定された圧縮パラメー
タで一時記憶されたＤＣＴ成分の圧縮または伸張を行う
圧縮・伸張手段とを具備したことを特徴とする。

【０００７】また、上記圧縮パラメータ設定手段は、前
フレームと比べてＤＣＴ成分の変化が大きいフレーム、
すなわちシーン変化または大きな動きがあったフレーム
では圧縮率を１または低い値に設定し、ＤＣＴ成分の変
化が小さいフレーム、すなわち動きが小さく前のフレー
ムに近い画像では圧縮率を高い値に設定することで、前
フレームとの変化量に応じて画像の圧縮率を変化させる
ことを特徴とする。

【０００８】本発明の第２の構成は、動画を入力する入
力手段と、この入力手段によって入力される動画につい
て順次ＤＣＴ演算を行いＤＣＴ成分を出力するＤＣＴ演
算手段と、このＤＣＴ演算手段によって出力されたＤＣ
Ｔ成分を一時記憶する記憶手段と、この記憶手段によっ
て一時記憶された前記ＤＣＴ成分と前記ＤＣＴ演算手段
によって出力される次の画像のＤＣＴ成分とで差分演算
を行い、その演算結果により画像の変化量を抽出する画
像変化抽出手段と、この画像変化抽出手段によって抽出
された変化量に応じて単位時間当たりのフレーム数であ
るフレームレートを設定するフレームレート設定手段
と、設定されたフレームレートでフレーム数を変更する
フレーム数変更手段とを具備したことを特徴とする。

【０００９】また、上記フレームレート設定手段は、前
フレームと比べてＤＣＴ成分の変化が大きいフレーム、
すなわちシーン変化または大きな動きがあったフレーム
ではフレームレートを高い値に設定し、ＤＣＴ成分の変
化が小さいフレーム、すなわち動きが小さく前のフレー
ムに近い画像ではフレームレートを低い値に設定するこ
とで、前フレームとの変化量に応じてフレームレートを
変化させることを特徴とする。

【００１０】さらに、上記画像変化抽出手段は、ＤＣＴ
成分のＤＣ成分とＡＣ成分について周波数成分別にそれ
ぞれ差分演算を行い、その演算結果によって画像の変化
量を抽出するようにしたことを特徴とする。

【００１１】上記フレーム数変更手段は、前記ＤＣＴ演
算手段によって出力されたＤＣＴ成分を一時記憶し、前
記フレームレートに応じて、その記憶したＤＣＴ成分の
出力を制御することを特徴とする

【００１２】

【作用】上記第１の構成において、動画像に対し、フレ
ーム単位で順次ＤＣＴ演算を行い、前フレームと比べて
ＤＣＴ成分の変化が大きいフレーム、すなわちシーン変
化または大きな動きがあったフレームでは、デ−タの圧
縮率を低く設定して圧縮を行うことで、なるべく原画に
近い画像を残す。一方、ＤＣＴ成分の変化が小さいフレ
ーム、すなわち動きが小さく前のフレームに近い画像で
は、圧縮率を高い値に設定して圧縮を行う。このように
前フレームとの変化量に応じて圧縮率を変化させること
により、全体の圧縮率を上げる。

【００１３】上記第２の構成において、動画像に対し、
フレーム単位で順次ＤＣＴ演算を行い、前フレームの同
一座標に位置するＤＣＴ成分との差が大きいフレーム、
すなわちシーン変化または大きな動きがあったフレーム
では、転送レート（フレームレート）を高く設定して転
送を行うことでなるべく原画に近い画像を残す。一方、
ＤＣＴ成分の変化が小さいフレーム、すなわち動きが小
さく前のフレームに近い画像では、フレームレートを低
い値に設定して転送を行う。このように画像の変化量に
応じてフレームレートを変化させることにより、全体の
圧縮率を上げる。

【００１４】また、上記第１および第２の構成では、画
像の変化検出手段として、ＪＰＥＧ圧縮の過程に登場す
るＤＣＴ成分を用いているため、ＪＰＥＧ圧縮方式の画
像圧縮装置に適用した場合には、ＤＣＴ演算回路をＪＰ
ＥＧ圧縮と画像の変化検出とで共通に使うことができ、
他の画像変化検出方式を採る場合に比べて回路構成が簡
略化され、回路規模が小さくなる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１６】まず、本発明の第１実施例をＪＰＥＧ方式
の画像圧縮装置に適用した場合について説明する。な
お、ＪＰＥＧとは、ＣＣＩＴＴとＩＳＯの合同によるカ
ラー静止画伝送・蓄積のための画像圧縮方式の国際標準
化作業を行う委員会（Joint Photographic Expert Grou
p ）の略称であり、ここで定められた静止画像圧縮方式
が、ＪＰＥＧ方式と呼ばれているものである。図１は、
同実施例における画像圧縮装置の概略構成図である。以
下、図１に示す画像圧縮装置において、画像サイズ６４
０×４８０、３０fps （フレーム／秒）の画像を用いた
場合を例にとって本実施例の説明を行う。

【００１７】図において、入力部１は、入力画像を６４
０×４８０、３０fps （ノンインターレス）に変換する
ための回路であり、例えば入力信号がアナログコンポー
ネント信号であれば、約１２MHz でサンプリングを行
う。この入力部１には、マトリクス変換部２およびＤＣ
Ｔ演算部３が接続されている。マトリクス変換部２は、
ＤＣＴ演算のためにライン信号を８×８のマトリクスに
変換するもので、ＤＣＴ演算部３に接続されている。

【００１８】ＤＣＴ演算部３は、マトリクス変換部２で
マトリクス変換された画像について順次ＤＣＴ演算を行
うもので、記憶部４、ＤＣ成分記憶部５および差分演算
部６に接続されている。同演算部３は、ＤＣＴ演算によ
り入力信号を周波数成分に分解しＤＣＴ成分として記憶
部４に出力する。また、同演算部３は、ＤＣＴ成分中の
ＤＣ成分のみをＤＣ成分記憶部５および差分演算部６に
出力する。

【００１９】記憶部４は、ＤＣＴ演算部３から出力され
るＤＣＴ成分を一時記憶するもので、量子化部８に接続
されている。記憶部４は、一時記憶したＤＣＴ成分を１
フレーム分遅延させて、量子化部８に出力する。

【００２０】ＤＣ成分記憶部５は、ＤＣＴ演算部３から
出力されるＤＣ成分を一時記憶するもので、差分演算部
６に接続されている。同記憶部５は、一時記憶したＤＣ
成分を１フレーム分遅延させて差分演算部６に出力す
る。

【００２１】差分演算部６は、前後のフレームの同一座
標に位置するＤＣ成分の差分を計算する回路であり、圧
縮パラメータ設定部７に接続されている。同演算部６
は、ＤＣＴ演算部３から順次送られてくるＤＣ成分と、
加算デ−タ記憶部であるＤＣ成分記憶部５に一時記憶さ
れている１フレーム前の同一座標に位置するＤＣ成分と
の差分を計算してＤＣ成分の変化量を算出し、圧縮パラ
メータ設定部７に出力する。

【００２２】圧縮パラメータ設定部７は、差分演算部６
で算出されたＤＣ成分の変化量に応じて圧縮パラメータ
を設定する回路である。同設定部５は、量子化部８およ
び外部装置（図示せず）に接続されており、あらかじめ
用意されたいくつかの圧縮パラメータのうち、適切な圧
縮パラメータを選択し、量子化部８の量子化テーブル
（図示せず）に設定し、また、外部装置（図示せず）に
出力する。また、どの量子化テーブルを選択したかの情
報（圧縮率情報）は、量子化テーブルに設定された圧縮
パラメータで圧縮された圧縮デ−タが外部装置（図示せ
ず）に出力されるときに、その外部装置（図示せず）に
対して一緒に出力される。

【００２３】量子化部８は、記憶部４から出力されるＤ
ＣＴ成分を圧縮パラメータ設定部７により設定された圧
縮パラメータで量子化する。量子化部８は、ハフマン変
換部９に接続されており、量子化した結果を量子化デ−
タとして同変換部９に出力する。

【００２４】ハフマン変換部９は、量子化デ−タをさら
に圧縮するためにハフマンコード化する回路である。同
変換部９は、外部装置（図示せず）に接続されており、
量子化デ−タをさらに圧縮し、この圧縮デ−タを外部装
置（図示せず）に出力する。つぎに、図１の構成の動作
を説明する。

【００２５】まず、入力された画像は、入力部１により
サンプリングされて所定のサイズのデジタル画像データ
となる。このデ−タはマトリクス変換部２によりＤＣＴ
演算の単位である８×８のマトリクスに順次変換され、
ＤＣＴ演算部３に送られる。ＤＣＴ演算部３は、マトリ
クス変換部２によりマトリクス変換されたデ−タについ
てＤＣＴ演算を行い、記憶部４にＤＣＴデ−タ（ＤＣＴ
成分）を転送するとともに、ＤＣ成分記憶部５と差分演
算部６に対してはＤＣＴ成分中のＤＣ成分のみを出力す
る。

【００２６】記憶部４は、ＤＣＴ演算部３から転送され
たデ−タ（ＤＣＴ成分）を常に１フレーム分遅延させ、
量子化部８に出力する。これは、フレーム間の演算によ
り圧縮パラメータの設定を行うため、圧縮パラメータの
設定が完了したときには、既に次のフレームのＤＣＴ成
分が出力され、圧縮パラメータとＤＣＴ成分とに時間的
ずれが生じるためである。

【００２７】差分演算部６は、ＤＣＴ演算部３から現在
のフレームのＤＣ成分を順次読込み、またＤＣ成分記憶
部５から一画面前のフレームの同一座標のＤＣ成分を読
込んでいき、差分計算を行う。その後、同演算部６は、
この計算結果である差分デ−タをフレーム単位で合計し
て、圧縮パラメータ設定部７に転送する。

【００２８】この計算結果（差分デ−タ）が大きな値で
あれば、シーン変化または大きな画像変化があり、小さ
ければ、ほとんど画像の変化はなかったと判断できる。
計算結果の大小の判定は、圧縮パラメータ設定部７で行
われるので、同設定部７にあらかじめスレッシュホール
ドを設定しておき、それを基準に同設定部７に送られて
きた計算結果である差分デ−タの大小の判定を行うよう
にしておけば良い。

【００２９】このようにフレーム間のＤＣＴ成分の変化
量に応じて画像の変化を抽出して、シーンの検出に用い
ることは既存の技術であり、この方法以外にも幾つかの
方法がある。したがって、変化量を抽出できる技術であ
ればどの方法を用いてもよい。

【００３０】圧縮パラメータ設定部７は、差分演算部６
から転送された差分デ−タの大きさに応じて、あらかじ
め用意された幾つかの量子化パラメータ（圧縮パラメー
タ）の中から適切なものを選択し、量子化部８の量子化
テーブルに設定する。

【００３１】画像の圧縮率はこの量子化パラメータで決
まる。例えば、差分デ−タの大きさをｎ段階に分割する
場合、量子化パラメータはｎセット存在しなければなら
ず、差分デ−タの大きさにより、このｎセットのうち１
セットが選択されて、量子化テーブルにセットされる。
本実施例では、差分デ−タが大きいときは量子化パラメ
ータが小さい値にセットされ、差分デ−タが小さいとき
は、量子化パラメータが大きい値にセットされる。

【００３２】量子化部８の量子化テーブルにセットされ
た量子化パラメータは、記憶部４から出力されるＤＣＴ
成分と同一の８×８（６４）のサイズである。量子化部
８は、この８×８のＤＣＴ成分に対して、それぞれ対応
する量子化テーブルの値（圧縮パラメータ設定部７によ
り設定された量子化パラメータ）で割り算を行い、この
ＤＣＴ成分を量子化する。割り算された値は量子化テー
ブルの値が大きいほど小さくなるため、画像表現に必要
なデ−タは少なくなり、圧縮率は上がる。本実施例で
は、前記したように差分デ−タが大きいときは量子化パ
ラメータが小さい値にセットされ、逆に差分デ−タが小
さいときは、量子化パラメータが大きい値にセットされ
る。したがって、量子化部８によるＤＣＴ成分の量子化
の結果、差分デ−タが大きいときは、圧縮率が低くな
り、差分デ−タが小さいときは、圧縮率が高くなる。量
子化部８は、ＤＣＴ成分を量子化した結果を量子化デ−
タとしてハフマン変換部９に出力する。

【００３３】ハフマン変換部９は、量子化デ−タをさら
に圧縮するためハフマンコード化し、ハフマンコード化
により圧縮された圧縮デ−タを外部装置（図示せず）に
出力する。

【００３４】以上詳述したように、シーン変化または大
きな画像変化があった場合は圧縮率が低く、原画に近い
画像となり、一方、画像が前フレームと同等または画像
変化が小さい場合には、圧縮率が高くなる。このよう
に、本実施例では画像の変化分に応じて圧縮率を変化さ
せることができる。つぎに、本発明の第２実施例を画像
圧縮装置に適用した場合について説明する。図２は、同
実施例における画像圧縮装置の概略構成図である。

【００３５】以下、図２に示す画像圧縮装置において、
第１実施例同様、画像サイズ６４０×４８０、３０fps
（フレーム／秒）の画像を用いた場合を例にとって、本
実施例の説明を行う。

【００３６】図において、入力部１１は、第１実施例同
様、入力画像を６４０×４８０、３０fps （ノンインタ
ーレス）に変換するための回路であり、図１の入力部１
と同様の回路である。この入力部１１には、マトリクス
変換部１２およびＤＣＴ演算部１３が接続されている。
マトリクス変換部１２は、ＤＣＴ演算のためのライン信
号を８×８のマトリクスに変換するもので、ＤＣＴ演算
部１３および記憶部１４に接続されている。

【００３７】ＤＣＴ演算部１３は、マトリクス変換部１
２でマトリクス変換された画像について順次ＤＣＴ演算
を行うものであり、ＤＣ成分記憶部１５および差分演算
部１６に接続されている。同演算部１３は、演算結果で
あるＤＣＴ成分中のＤＣ成分をＤＣ成分記憶部１５およ
び差分演算部１６に出力する。

【００３８】記憶部１４は、マトリクス変換部１２でマ
トリクス変換された画像デ−タの一時記憶を行うもので
あり、外部装置（図示せず）に接続されている。記憶部
１４は、同記憶部１４に接続されたレート設定部１７か
ら出力されるフレームレートパラメータにより、記憶さ
れている画像デ−タのうちで該当するデ−タを外部装置
（図示せず）に出力する。

【００３９】ＤＣ成分記憶部１５は、同記憶部１５に接
続されている差分演算部１６からの指示があるまで新し
く入力されたフレームのＤＣ成分（新しいフレームのＤ
Ｃ成分）を一時記憶する。またその他に同記憶部１５
は、以前のフレームのＤＣ成分（古いフレームのＤＣ成
分）を１フレーム分記憶しており、差分演算部１６の制
御によりこの古いフレームのＤＣ成分を同演算部１６に
出力する。その後、同記憶部１５は、同記憶部１５に接
続されているレート設定部１７の指示により、古いフレ
ームのＤＣ成分を新しいフレームのＤＣ成分で更新した
り、または古いフレームのＤＣ成分をそのまま残し、新
しいフレームのＤＣ成分を消去したりする。

【００４０】差分演算部１６は、ＤＣＴ演算部１３から
順次送られてくる新しいフレームのＤＣ成分とＤＣ成分
記憶部１５から送られてくる古いフレームのＤＣ成分と
の差分を計算する回路である。同演算部１６は、レート
設定部１７に接続されており、新しいフレームのＤＣ成
分と古いフレームのＤＣ成分との差分をそれぞれ計算し
てＤＣ成分の変化量を算出し、レート設定部１７に出力
する。

【００４１】レート設定部１７は、フレームレートパラ
メータを設定する回路である。同設定部１７は、記憶部
１４、ＤＣ成分記憶部１５および外部装置（図示せず）
に接続されており、差分演算部１６で計算されたＤＣ成
分の変化量に応じてフレームレートパラメータを設定
し、記憶部１４、ＤＣ成分記憶部１５および外部装置
（図示せず）に出力する。つぎに、図２の構成の動作を
説明する。まず入力された画像は入力部１１によりサン
プリングされて所定のサイズのデジタル画像デ−タとな
る。このデ−タは、マトリクス変換部１２によりＤＣＴ
演算の単位である８×８のマトリクスに順次変換され、
記憶部１４およびＤＣＴ演算部１３に送られる。

【００４２】ＤＣＴ演算部１３は、マトリクス変換部１
２によりマトリクス変換されたデ−タについてＤＣＴ演
算を行い、ＤＣＴ成分中のＤＣ成分をＤＣ成分記憶部１
５と差分演算部１６に転送する。

【００４３】記憶部１４は、マトリクス変換部１２によ
り変換された画像デ−タを一時記憶し、レート設定部１
７の指示により、この記憶した画像デ−タを外部装置
（図示せず）に出力したり、出力しなかったりする。外
部装置（図示せず）に画像デ−タを出力する場合、記憶
部１４は、約１フレーム分遅延させて出力する。これ
は、フレーム間の演算によりフレームレートパラメータ
の設定を行うために、フレームレートパラメータの設定
が完了するときには、既に次のフレームの画像デ−タが
出力され、フレームレートパラメータの出力と画像デ−
タの出力に時間的ずれが生じるためである。

【００４４】差分演算部１６は、ＤＣＴ演算部１３から
順次送られてくる新しいフレームのＤＣ成分と、ＤＣ成
分記憶部１５に記憶されている古いフレームの同一座標
に位置するＤＣ成分との差分計算を行い、その結果であ
る差分デ−タを成分ごとに合計し、レート設定部１７に
転送する。この計算結果（差分デ−タ）が大きな値であ
れば、シーン変化または画像の大きな変化があり、小さ
ければほとんど画像の変化はなかったと判断できる。

【００４５】レート設定部１７では、転送されてきた差
分演算結果である差分デ−タの大きさに応じて、その画
像（新しいフレーム）を間引くか、否かを指示するフレ
ームレートパラメータを決定し、同パラメータを記憶部
１４、ＤＣ成分記憶部１５および外部装置（図示せず）
に出力する。

【００４６】これを受けて、ＤＣ成分記憶部１５では、
画像を間引く場合は、同記憶部１５に記憶されている古
いフレームのＤＣ成分をそのまま記憶してＤＣＴ演算部
１３から送られてくる新しいフレームのＤＣ成分を消去
し、画像を間引かずに新しいフレームを採用する場合
は、新しいフレームのＤＣ成分で古いフレームのＤＣ成
分を更新する。

【００４７】間引く画像が多いほど、単位時間当たりの
画像表現に必要なデ−タは少なくなるため、フレームレ
ート（単位時間当たりのフレーム数）は下がり、デ−タ
の圧縮率は上がるが、画質は悪くなる。逆に間引く画像
が少ないほど、フレームレートは上がり、デ−タの圧縮
率は下がるが、高画質を維持できる。

【００４８】さて、上記レート設定部１７では、フレー
ムレートパラメータの決定のための差分デ−タの大小判
定基準として、あらかじめスレッシュホールドが設定さ
れている。レート設定部１７は、差分演算部１６からの
差分デ−タがそれぞれのスレッシュホールドを満足して
いれば（スレッシュホールドより小さければ）フレーム
レートパラメータを“０”に設定し、満足していなけれ
ば（スレッシュホールドより大きければ）フレームレー
トパラメータを“１”に設定する。このスレッシュホー
ルドの値が大きいほどフレームレートは下がって、圧縮
率は上り、逆に値が小さいほど元のフレームレートに近
づき、原画の画像に近くなる。フレームレートは、この
スレッシュホールドの設定の仕方によって大きく変わっ
てくるので、適切な値に設定する必要がある。

【００４９】記憶部１４は、レート設定部１７から出力
されたフレームレートパラメータを受け、同パラメータ
が“１”のとき、すなわち画像を間引くときは外部装置
（図示せず）に何も出力せず、同パラメータが“０”の
とき、すなわち画像を間引かないときはマトリクス変換
部１２から転送されて一時記憶されている画像デ−タを
外部装置（図示せず）に出力する。この結果、記憶部１
４からの画像デ−タは、フレームレートパラメータに従
って全体のフレーム数が減らされた圧縮デ−タとなる。

【００５０】また、これらのデ−タを再生する場合は、
フレーム画像を一時記憶し、フレームレートパラメータ
が“１”であれば新しいフレームデ−タを出力し、
“０”であれば古いフレームデ−タを出力すれば良い。

【００５１】これらの手段により圧縮されたデ−タを再
生した場合、画像が圧縮時に設定された値以上に変化し
ているときには、新しいフレームが表示され、変化が一
定値を越えないときには、越えるまで同じ画像が表示さ
れる。つまり、画像の変化が小さい場合にはそのまま同
一画像を表示して、画像の変化が大きい場合には新しい
フレームを表示する。以上詳述したように本実施例で
は、画像の変化の度合いに応じてフレームレートを変更
することにより、効率的な画像圧縮が行える。つぎに、
本発明の第３実施例をＪＰＥＧ方式の画像圧縮装置に適
用した場合について説明する。図３は、同実施例におけ
る画像圧縮装置の概略構成図である。

【００５２】図に示す通り、同実施例における画像圧縮
装置は、入力部２１、マトリクス変換部２２、ＤＣＴ演
算部２３、記憶部２４、ＤＣＴ成分記憶部２５、差分演
算部２６、レート設定部２７、量子化部２８およびハフ
マン変換部２９で構成されている。

【００５３】図において、入力部２１、マトリクス変換
部２２、量子化部２８およびハフマン変換部２９は、そ
れぞれ図１の入力部１、マトリクス変換部２、量子化部
８およびハフマン変換部９と同一のものであるので、説
明を省略する。

【００５４】上記構成において、ＤＣＴ演算部２３は、
第１実施例同様、マトリクス変換部２２でマトリクス変
換された画像について順次ＤＣＴ演算を行うものであ
り、記憶部２４、ＤＣＴ成分記憶部２５および差分演算
部２６に接続されている。同演算部２３は、第１実施例
同様、記憶部２４、ＤＣＴ成分記憶部２５および差分演
算部２６にＤＣＴ成分を出力する。

【００５５】但し、第１実施例では、ＤＣＴ演算部３
は、ＤＣＴ成分中のＤＣ成分のみをＤＣＴ成分記憶部５
および差分演算部６に出力していたが、本実施例では、
ＤＣＴ演算部２３は、ＡＣ成分もＤＣ成分と一緒に出力
する。

【００５６】また、第２実施例では、マトリクス変換さ
れた画像デ−タを直接記憶部４に出力していたが、本実
施例では、ＪＰＥＧ圧縮方式を採っていることから、Ｄ
ＣＴ演算によるＤＣＴ成分を画像デ−タとして記憶部２
４に出力している。以下、画像デ−タとして使用するＤ
ＣＴ成分と区別するため、フレームレートパラメータの
設定に利用するＤＣＴ成分をＤＣ，ＡＣ成分と呼ぶ。

【００５７】記憶部２４は、ＤＣＴ演算部２３から出力
されるＤＣＴ成分の一時記憶を行うものであり、量子化
部２８に接続されている。記憶部２４は、同記憶部２４
に接続されたレート設定部２７から出力されるフレーム
レートパラメータにより、記憶されている情報のうち該
当する情報（ＤＣＴ成分）を量子化部２８に出力する。

【００５８】ＤＣＴ成分記憶部２５は、同記憶部２５に
接続されている差分演算部２６からの指示があるまで新
しく入力されたフレームのＤＣ，ＡＣ成分（新しいフレ
ームのＤＣ，ＡＣ成分）を一時記憶する。またその他に
同記憶部２５は、以前のフレームのＤＣ，ＡＣ成分（古
いフレームのＤＣ，ＡＣ成分）を１フレーム分記憶して
おり、差分演算部２６の制御によりこの古いフレームの
ＤＣ，ＡＣ成分を同演算部２６に出力する。その後、同
記憶部２５は、同記憶部２５に接続されているレート設
定部２７の指示により、古いフレームのＤＣ，ＡＣ成分
を新しいフレームのＤＣ，ＡＣ成分で更新したり、また
は古いフレームのＤＣ，ＡＣ成分をそのまま残し、新し
いフレームのＤＣ，ＡＣ成分を消去したりする。

【００５９】差分演算部２６は、ＤＣＴ演算部２３から
順次送られてくる新しいフレームのＤＣ，ＡＣ成分とＤ
ＣＴ成分記憶部２５から送られてくる古いフレームのＤ
Ｃ，ＡＣ成分との差分を計算する回路である。同演算部
２６は、レート設定部２７に接続されており、新しいフ
レームのＤＣ，ＡＣ成分と古いフレームのＤＣ，ＡＣ成
分との差分をそれぞれ計算してＤＣ，ＡＣ成分の変化量
を算出し、レート設定部２７に出力する。

【００６０】レート設定部２７は、フレームレートパラ
メータを設定する回路である。同設定部２７は、記憶部
２４、ＤＣＴ成分記憶部２５および外部装置（図示せ
ず）に接続されており、差分演算部２６で計算されたＤ
Ｃ，ＡＣ成分の変化量に応じてフレームレートパラメー
タを設定し、記憶部２４、ＤＣＴ成分記憶部２５および
外部装置（図示せず）に出力する。

【００６１】上記レート設定部２７では、フレームレー
トパラメータの決定のための差分デ−タの大小判定基準
として、あらかじめ周波数別にスレッシュホールドが設
定されている。レート設定部２７は、周波数別の差分デ
−タがそれぞれのスレッシュホールドより小さければフ
レームレートパラメータを“０”に設定し、スレッシュ
ホールドより大きければフレームレートパラメータを
“１”に設定する。このスレッシュホールドの値が大き
いほどフレームレートは下がって、圧縮率は上り、逆に
値が小さいほど元のフレームレートに近づき、原画の画
像に近くなる。

【００６２】実際の画像は全体としてあまり変化がなく
とも、細かい部分で変化が起きている場合が多い。本実
施例では、ＤＣ成分だけでなくＡＣ成分も画像変化の検
出に利用していることから、この細かい画像の変化も検
出している。このため、検出した画像の変化を周波数成
分別にみると、高周波成分の変化量は低周波成分の変化
量に比べ多くなってしまうので、高周波成分のスレッシ
ュホールドはある程度高く設定しておかなければならな
い。なお、本実施例における画像変化検出方式は、前記
第１実施例にも応用することが可能である。

【００６３】また、フレームレートは、このスレッシュ
ホールドの設定の仕方によって大きく変わってくるの
で、適切な値に設定する必要がある。場合によっては、
周波数成分の分布状況などを見て、スレッシュホールド
を可変にしても良い。

【００６４】記憶部２４は、レート設定部２７から出力
されたフレームレートパラメータを受け、同パラメータ
が“１”のとき、すなわち画像を間引くときは量子化部
２８に何も出力せず、同パラメータが“０”のとき、す
なわち画像を間引かないときはＤＣＴ演算部２３から転
送されて一時記憶されているＤＣＴ成分を量子化部２８
に出力する。

【００６５】量子化部２８は、設定されている圧縮パラ
メータで記憶部２４からのＤＣＴ成分を量子化し、その
結果を量子化デ−タとしてハフマン変換部２９に出力す
る。ハフマン変換部２９は、量子化部２８から送られて
くる量子化デ−タをさらに圧縮するためハフマンコード
化する。

【００６６】ハフマン変換後の圧縮デ−タとフレームレ
ートパラメータは外部装置（図示せず）に出力される。
また、これらのデ−タを再生する場合は、第２実施例同
様、フレーム画像を一時記憶し、フレームレートパラメ
ータが“１”であれば新しいフレームデ−タを出力し、
“０”であれば古いフレームデ−タを出力すれば良い。

【００６７】本実施例では、フレームレートを変更する
ための画像の変化検出にＪＰＥＧ圧縮に用いられるＤＣ
Ｔ演算を使用しており、このＤＣＴ演算結果をＪＰＥＧ
圧縮と画像の変化検出とで共通に使用できる。このた
め、本実施例では、ＪＰＥＧ圧縮などの画像圧縮技術を
併用することにより、効率的な圧縮を行うことができ、
回路構成も簡略化することができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、動画像に対し、フレー
ム単位でＤＣＴ演算を行い、前フレームと比べてＤＣＴ
成分の変化が大きいフレームに対しては画像デ−タの圧
縮率を低い値に設定して圧縮を行い、一方、ＤＣＴ成分
の変化が小さいフレームに対しては、画像デ−タの圧縮
率を高い値に設定して圧縮を行うというように、前フレ
ームとの変化量に応じて現在のフレームの画像の圧縮率
を変化させるようにしたので、全体の圧縮率が向上す
る。すなわち、シーンの変わり目または動きの激しい部
分、すなわち見る人にとってインパクトが強く注目され
る部分は、相対的に見て画像の情報量が多く、原画に近
い画像となり、動きの少ない部分については圧縮度が高
く情報量は少なくなるため、全体として見かけ上の画質
劣化が少なくなるので、圧縮度も向上する。これによ
り、ただ単純に圧縮率を高くして圧縮した場合に比べ、
同一の情報量で得られる画像は、より自然で高画質なも
のとなる。

【００６９】また、シーンの変わり目にインデックスを
付加して画像の検索を行ったとき、従来のように圧縮率
が一律であれば、圧縮された画質の悪い画像が表示され
るが、本発明によれば、圧縮率が低く情報量の多い画像
が連続して表示される。また、静止画として利用すると
きもシーンの変わり目を抽出すれば原画に近い画像を得
ることができる。

【００７０】さらに、本発明によれば、動画像に対し、
フレーム単位で順次ＤＣＴ演算を行い、前フレームの同
一座標に位置するＤＣＴ成分との差が大きいフレームに
対しては、転送レート（フレームレート）を高い値に設
定して転送を行い、一方、ＤＣＴ成分の変化が小さいフ
レーム対しては、フレームレートを低い値に設定して転
送を行うようというように、画像の変化量に応じてフレ
ームレートを変化させるようにしたので、全体の圧縮率
が向上する。すなわち、動きの激しい部分の画像は情報
量が多く原画に近いかたちで残し、動きの少ない部分に
ついてはフレームレートを落として情報量を少なくする
ことにより、見かけ上の画質劣化が少なくなるので、全
体の圧縮度も向上する。これにより、ただ単純にフレー
ムレートを落として圧縮した場合に比べて、同一の情報
量で得られる画像は、より自然で高画質なものとなる。

【００７１】また、本発明によれば、画像の変化検出手
段としてＪＰＥＧ圧縮の過程に登場するＤＣＴ成分を用
いているため、ＤＣＴ演算回路をＪＰＥＧ圧縮と画像の
変化検出とで共通に使うことができる。このため、他の
方法で画像の変化検出を行った場合より、装置の回路構
成が簡略化され、回路規模が小さくなる。しかも、従来
のようにＤＣＴ成分のＤＣ成分のみを用いるのでなく、
ＡＣ成分についても周波数成分別に差分演算を行い、画
像の変化抽出に用いているので、画像の細かい動きにも
対応し、より正確に画像変化を抽出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るＪＰＥＧ方式の画像
圧縮装置の概略構成図。

【図２】本発明の第２実施例に係る画像圧縮装置の概略
構成図。

【図３】本発明の第３実施例に係るＪＰＥＧ方式の画像
圧縮装置の概略構成図。

【符号の説明】

１，１１，２１…入力部、２，１２，２２…マトリクス
変換部、３，１３，２３…ＤＣＴ演算部、４，２４…
（ＤＣＴ成分）記憶部、１４…（画像デ−タ）記憶部、
５，１５…ＤＣ成分記憶部、２５…ＤＣＴ成分記憶部、
６，１６，２６…差分演算部、７…圧縮パラメータ設定
部、１７，２７…レート設定部、８，２８…量子化部、
９，２９…ハフマン変換部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動画を入力する入力手段と、 この入力手段によって入力される動画について順次ＤＣ
   Ｔ（Discrete CosineTransform;離散的コサイン変換）
   演算を行いＤＣＴ成分を出力するＤＣＴ演算手段と、 このＤＣＴ演算手段によって出力された前記ＤＣＴ成分
   を一時記憶する記憶手段と、 この記憶手段によって一時記憶された前記ＤＣＴ成分と
   前記ＤＣＴ演算手段によって出力される次の画像のＤＣ
   Ｔ成分とで差分演算を行い、その演算結果により画像の
   変化量を抽出する画像変化抽出手段と、 この画像変化抽出手段によって抽出された変化量に応じ
   て画像の圧縮率を決定する圧縮パラメータを設定する圧
   縮パラメータ設定手段と、 この圧縮パラメータ設定手段によって設定された前記圧
   縮パラメータにより画像の圧縮または伸張を行う画像圧
   縮・伸張手段と、 を具備したことを特徴とする画像圧縮装置。
2. 【請求項２】 前記圧縮パラメータ設定手段は、前フレ
   ームと比べて前記ＤＣＴ成分の変化が大きいフレームで
   は圧縮率を１または低い値に設定し、前記ＤＣＴ成分の
   変化が小さいフレームでは圧縮率を高い値に設定し、前
   フレームとの変化量に応じて圧縮率を変化させるように
   したことを特徴とする請求項１記載の画像圧縮装置。
3. 【請求項３】 動画を入力する入力手段と、 この入力手段によって入力される動画について順次ＤＣ
   Ｔ演算を行いＤＣＴ成分を出力するＤＣＴ演算手段と、 このＤＣＴ演算手段によって出力された前記ＤＣＴ成分
   を一時記憶する記憶手段と、 この記憶手段によって一時記憶された前記ＤＣＴ成分と
   前記ＤＣＴ演算手段によって出力される次の画像のＤＣ
   Ｔ成分とで差分演算を行い、その演算結果により画像の
   変化量を抽出する画像変化抽出手段と、 この画像変化抽出手段によって抽出された変化量に応じ
   て単位時間当たりのフレーム数であるフレームレートを
   設定するフレームレート設定手段と、 このフレームレート設定手段によって設定された前記フ
   レームレートでフレーム数を変更するフレーム数変更手
   段と、 を具備したことを特徴とする画像圧縮装置。
4. 【請求項４】 前記フレームレート設定手段は、前フレ
   ームと比べて前記ＤＣＴ成分の変化が大きいフレームで
   はフレームレートを高い値に設定し、前記ＤＣＴ成分の
   変化が小さいフ−レームではフレームレートを低い値に
   設定し、前フレームとの変化量に応じてフレームレート
   を変化させるようにしたことを特徴とする請求項３記載
   の画像圧縮装置。
5. 【請求項５】 前記画像変化抽出手段は、ＤＣＴ成分の
   ＤＣ成分とＡＣ成分について周波数成分別にそれぞれ差
   分演算を行い、その差分演算の結果によって画像の変化
   量を抽出するようにしたことを特徴とする請求項３記載
   の画像圧縮装置。
6. 【請求項６】 前記フレーム数変更手段は、前記ＤＣＴ
   演算手段によって出力されたＤＣＴ成分を一時記憶し、
   前記フレームレートに応じて、その記憶したＤＣＴ成分
   の出力を制御することを特徴とする請求項３記載の画像
   圧縮装置。