JPH09130802A - 画像圧縮方法 - Google Patents
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- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、あらかじめ定められた固定サイズの
バッファに任意の画像を圧縮することができるＪＰＥＧ
完全準拠の２回パス形式の圧縮方法および装置を提供す
る。 【解決手段】本発明に従う圧縮符号化装置および方法
は、ブロック毎の量子化されたＤＣＴ係数の絶対値の平
均和に基づいて活動性基準値を推定する。活動性基準値
を所与として、画像活動性をＪＰＥＧ目標圧縮比率の所
与の値に関するＱ因子に関係づける数学モデルが、設計
目標比率を生み出す推定Ｑ因子値を提供する。この数学
モデルは、所与の画像捕捉装置について１度だけオフラ
インで実施される校正段階に作成される。活動性基準値
が量子化されたＤＣＴ係数に基づいて計算されることに
よって、処理速度の面でもメモリ使用の面でもＪＰＥＧ
準拠符号化の効率的実施が可能となる。
バッファに任意の画像を圧縮することができるＪＰＥＧ
完全準拠の２回パス形式の圧縮方法および装置を提供す
る。 【解決手段】本発明に従う圧縮符号化装置および方法
は、ブロック毎の量子化されたＤＣＴ係数の絶対値の平
均和に基づいて活動性基準値を推定する。活動性基準値
を所与として、画像活動性をＪＰＥＧ目標圧縮比率の所
与の値に関するＱ因子に関係づける数学モデルが、設計
目標比率を生み出す推定Ｑ因子値を提供する。この数学
モデルは、所与の画像捕捉装置について１度だけオフラ
インで実施される校正段階に作成される。活動性基準値
が量子化されたＤＣＴ係数に基づいて計算されることに
よって、処理速度の面でもメモリ使用の面でもＪＰＥＧ
準拠符号化の効率的実施が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にデジタル
画像データを圧縮する方法および装置に関するもので、
特に、固定サイズのバッファの範囲内でデジタル画像デ
ータを圧縮する方法および装置に関するものである。
画像データを圧縮する方法および装置に関するもので、
特に、固定サイズのバッファの範囲内でデジタル画像デ
ータを圧縮する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】損失のある圧縮を使う多数のアプリケー
ションは、固定サイズのバッファの容量を越えないよう
に圧縮画像のサイズを制御するメカニズムが取り入れら
れていることを必要とする。圧縮画像のサイズの制御
は、例えばデジタル・カメラを使用する際にユーザが所
定数の写真画像を固定サイズのバッファに記憶すること
を望むような場合に必要とされる。あるいは、レンダリ
ングされたページ画像を記憶するために固定サイズのバ
ッファが使用されるレーザ・プリンタのようなコンピュ
ータ周辺システムにおいてそれは必要とされる。画像圧
縮において、圧縮画像サイズを制御する問題は、一般に
圧縮比率制御問題または固定サイズ・バッファ問題とし
て知られている。
ションは、固定サイズのバッファの容量を越えないよう
に圧縮画像のサイズを制御するメカニズムが取り入れら
れていることを必要とする。圧縮画像のサイズの制御
は、例えばデジタル・カメラを使用する際にユーザが所
定数の写真画像を固定サイズのバッファに記憶すること
を望むような場合に必要とされる。あるいは、レンダリ
ングされたページ画像を記憶するために固定サイズのバ
ッファが使用されるレーザ・プリンタのようなコンピュ
ータ周辺システムにおいてそれは必要とされる。画像圧
縮において、圧縮画像サイズを制御する問題は、一般に
圧縮比率制御問題または固定サイズ・バッファ問題とし
て知られている。
【０００３】固定サイズ・バッファ静止画像圧縮問題に
対処して過去に導入された諸メカニズムは、(1)１回パ
スのアプローチおよび(2)反復アプローチという２つの
主要クラスに分類される。１回パス・アプローチは、典
型的には、反復アプローチより処理速度は速いが、画像
の品質は劣る。反復アプローチは典型的には高品質の画
像を生成するが、処理の複雑化や必要バッファ容量の増
加によるコスト増加という代価を伴う。
対処して過去に導入された諸メカニズムは、(1)１回パ
スのアプローチおよび(2)反復アプローチという２つの
主要クラスに分類される。１回パス・アプローチは、典
型的には、反復アプローチより処理速度は速いが、画像
の品質は劣る。反復アプローチは典型的には高品質の画
像を生成するが、処理の複雑化や必要バッファ容量の増
加によるコスト増加という代価を伴う。
【０００４】１回パスのアプローチは、符号化される画
像の複雑性を実行中に推定する。符号化される画像の複
雑性の推定に基づいて、目標の圧縮比率を達成するため
符号化パラメータが修正される。一般的に、１回パス・
アプローチは、局所的画像統計の推定に基づいてビット
を割り当てるので、最適度が不十分となる。しかし、１
回パス・アプローチは、(a)入力データが一度だけ処理
されるのでシステム速度は向上し、(b)圧縮されたビッ
トストリーム以外にオリジナル画像の（小さい）一部分
だけを記憶するだけでよいから、必要バッファ容量が最
小限にとどめられる、という利点を持つ。
像の複雑性を実行中に推定する。符号化される画像の複
雑性の推定に基づいて、目標の圧縮比率を達成するため
符号化パラメータが修正される。一般的に、１回パス・
アプローチは、局所的画像統計の推定に基づいてビット
を割り当てるので、最適度が不十分となる。しかし、１
回パス・アプローチは、(a)入力データが一度だけ処理
されるのでシステム速度は向上し、(b)圧縮されたビッ
トストリーム以外にオリジナル画像の（小さい）一部分
だけを記憶するだけでよいから、必要バッファ容量が最
小限にとどめられる、という利点を持つ。
【０００５】対照的に、反復アプローチは、事前指定の
圧縮比率に画像を圧縮するため１つの画像に対して少な
くとも２回の処理パスを必要とする。典型的には、最初
のパスの間に、入力画像の複雑性を反映する統計が収集
される。後続のパスにおいてこの統計が活用されて、複
雑性に従って画像の種々のサブブロックに割り当てられ
る特定の符号化パラメータを調節する。反復アプローチ
は、画像全体にわたる情報を利用するため、最適な圧縮
比率／ひずみ性能を達成することができる。
圧縮比率に画像を圧縮するため１つの画像に対して少な
くとも２回の処理パスを必要とする。典型的には、最初
のパスの間に、入力画像の複雑性を反映する統計が収集
される。後続のパスにおいてこの統計が活用されて、複
雑性に従って画像の種々のサブブロックに割り当てられ
る特定の符号化パラメータを調節する。反復アプローチ
は、画像全体にわたる情報を利用するため、最適な圧縮
比率／ひずみ性能を達成することができる。
【０００６】更に、現在利用可能な反復圧縮方法のいく
つかは、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)
静止画像圧縮規格との完全な互換性を維持している。Ｊ
ＰＥＧアルゴリズムの基本バージョン(ITU-T Rec.T.81/
ISO/EEC 10918-1 "Digital Compression & Coding of D
igital Still Images")は、１つの画像の符号化の途中
での符号化パラメータの変更を許容しない。それゆえ、
良好な性能を持つＪＰＥＧ準拠の圧縮比率制御方式は、
入力画像を少くとも２回処理しなければならない。すな
わち、１回目のパスで画像の複雑性を評価し、後続の数
回のパスで実際の符号化を行う。
つかは、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)
静止画像圧縮規格との完全な互換性を維持している。Ｊ
ＰＥＧアルゴリズムの基本バージョン(ITU-T Rec.T.81/
ISO/EEC 10918-1 "Digital Compression & Coding of D
igital Still Images")は、１つの画像の符号化の途中
での符号化パラメータの変更を許容しない。それゆえ、
良好な性能を持つＪＰＥＧ準拠の圧縮比率制御方式は、
入力画像を少くとも２回処理しなければならない。すな
わち、１回目のパスで画像の複雑性を評価し、後続の数
回のパスで実際の符号化を行う。
【０００７】図１は、固定サイズ・バッファ問題に対応
するＪＰＥＧ準拠の従来技術の２回パス・アプローチの
ブロック図である。この２回パス・アプローチでは、オ
リジナル画像１１０がメモリに記憶され、ＪＰＥＧ処理
セクション１１２へ渡される。ＪＰＥＧ処理セクション
１１２は、離散コサイン変換(Discrete Cosine Transfo
rmの頭文字をとって以下ＤＣＴと略称する)セクション
１１４、所与のＱテーブルおよび所与のＱ因子を用いる
量子化セクション１１６、および可変長符号化(Variabl
e Length Codingの頭文字をとって以下ＶＬＣと略称す
る)セクション１１８を含む。セクション１１６におけ
る量子化係数の計算の後、入力画像の複雑性を反映する
活動性基準値がセクション１２０で計算される。この活
動性基準値を用いて、新しいＱ因子およびおそらく新し
いＱテーブルがセクション１２２で計算される。オリジ
ナル画像１１ＯのＪＰＥＧ処理１１２によって圧縮画像
１２４が生成される。次に、セクション１１６の初期Ｑ
因子およびＱテーブルを使用して逆方向ＪＰＥＧ処理１
２６が実行され、続いて、新たに計算されたセクション
１２２のＱ因子およびＱテーブルを使用して、第２回の
ＪＰＥＧ処理がブロック１２８で実行される。逆ＪＰＥ
Ｇブロック１２６は、典型的には、逆ＶＬＣブロック１
３０、逆量子化ブロック１３２および逆ＤＣＴブロック
１３４を含む。図１のアプローチは良好な画像品質を提
供するとはいえ、コンピュータ処理は複雑で実行時間は
長い。
するＪＰＥＧ準拠の従来技術の２回パス・アプローチの
ブロック図である。この２回パス・アプローチでは、オ
リジナル画像１１０がメモリに記憶され、ＪＰＥＧ処理
セクション１１２へ渡される。ＪＰＥＧ処理セクション
１１２は、離散コサイン変換(Discrete Cosine Transfo
rmの頭文字をとって以下ＤＣＴと略称する)セクション
１１４、所与のＱテーブルおよび所与のＱ因子を用いる
量子化セクション１１６、および可変長符号化(Variabl
e Length Codingの頭文字をとって以下ＶＬＣと略称す
る)セクション１１８を含む。セクション１１６におけ
る量子化係数の計算の後、入力画像の複雑性を反映する
活動性基準値がセクション１２０で計算される。この活
動性基準値を用いて、新しいＱ因子およびおそらく新し
いＱテーブルがセクション１２２で計算される。オリジ
ナル画像１１ＯのＪＰＥＧ処理１１２によって圧縮画像
１２４が生成される。次に、セクション１１６の初期Ｑ
因子およびＱテーブルを使用して逆方向ＪＰＥＧ処理１
２６が実行され、続いて、新たに計算されたセクション
１２２のＱ因子およびＱテーブルを使用して、第２回の
ＪＰＥＧ処理がブロック１２８で実行される。逆ＪＰＥ
Ｇブロック１２６は、典型的には、逆ＶＬＣブロック１
３０、逆量子化ブロック１３２および逆ＤＣＴブロック
１３４を含む。図１のアプローチは良好な画像品質を提
供するとはいえ、コンピュータ処理は複雑で実行時間は
長い。
【０００８】ＪＰＥＧ完全準拠データ圧縮システムを提
供する２回パス・アプローチの１つが、Razavi氏その他
著の"VLSI Implementation Of An Image Compression A
lgorithm With A New Bit Rate Control Capacity"(ICA
SSP 1992, pages 669- 672)に記載されている。そのア
プローチでは、オリジナル画像は（第１回パスの）ＪＰ
ＥＧ圧縮を通り、圧縮された画像のサイズから、新たな
Ｑ因子が計算される。オリジナル画像が新たに計算され
たＱ因子を使用して第２回パスのＪＰＥＧ圧縮処理を受
ける。
供する２回パス・アプローチの１つが、Razavi氏その他
著の"VLSI Implementation Of An Image Compression A
lgorithm With A New Bit Rate Control Capacity"(ICA
SSP 1992, pages 669- 672)に記載されている。そのア
プローチでは、オリジナル画像は（第１回パスの）ＪＰ
ＥＧ圧縮を通り、圧縮された画像のサイズから、新たな
Ｑ因子が計算される。オリジナル画像が新たに計算され
たＱ因子を使用して第２回パスのＪＰＥＧ圧縮処理を受
ける。
【０００９】別の２回パス圧縮アプローチが、Nakagawa
氏その他著の"DCT-Based Still Image Compression ICS
With Bit-Rate Control"(IEEE Trans.Cons.Electr. 19
92,pages 711-717)に記載されている。この２回パス・
アプローチでは、オリジナル画像は、非量子化ＤＣＴ係
数に基づく活動性基準値が計算される第１回パスのＪＰ
ＥＧ圧縮プロセスを通る。第２回パスで、活動性基準値
に基づいて、Ｑ因子が調節される。オリジナル画像は新
たに計算されたＱ因子を使用して第２回パスのＪＰＥＧ
圧縮処理を受ける。
氏その他著の"DCT-Based Still Image Compression ICS
With Bit-Rate Control"(IEEE Trans.Cons.Electr. 19
92,pages 711-717)に記載されている。この２回パス・
アプローチでは、オリジナル画像は、非量子化ＤＣＴ係
数に基づく活動性基準値が計算される第１回パスのＪＰ
ＥＧ圧縮プロセスを通る。第２回パスで、活動性基準値
に基づいて、Ｑ因子が調節される。オリジナル画像は新
たに計算されたＱ因子を使用して第２回パスのＪＰＥＧ
圧縮処理を受ける。
【００１０】上記のような反復方式の問題点は、オリジ
ナル画像がバッファに記憶されねばならないことであ
る。記憶のために必要とされるメモリの追加は、経費が
かかり、システム費用を増加させる。図１のアプローチ
を上述のRazavi氏その他およびNakagawa氏その他のアプ
ローチと比較すると、後者の２つのアプローチはともに
圧縮された画像から直接読み取ることができない。（例
えばＣＣＤディジタル・カメラのように）アプリケーシ
ョンによっては、オリジナルの画像の(例えばＣＣＤか
らの)読み取りはただ１度だけしかできない。従って、
上述のRazavi氏その他およびNakagawa氏その他のアプロ
ーチは、第２回のパスの前にオリジナル画像を記憶して
おく追加のバッファを必要とする。
ナル画像がバッファに記憶されねばならないことであ
る。記憶のために必要とされるメモリの追加は、経費が
かかり、システム費用を増加させる。図１のアプローチ
を上述のRazavi氏その他およびNakagawa氏その他のアプ
ローチと比較すると、後者の２つのアプローチはともに
圧縮された画像から直接読み取ることができない。（例
えばＣＣＤディジタル・カメラのように）アプリケーシ
ョンによっては、オリジナルの画像の(例えばＣＣＤか
らの)読み取りはただ１度だけしかできない。従って、
上述のRazavi氏その他およびNakagawa氏その他のアプロ
ーチは、第２回のパスの前にオリジナル画像を記憶して
おく追加のバッファを必要とする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】かくして、オリジナル
画像の記憶を必要とせず、それによって必要バッファ容
量を減少させ、計算の複雑性を最小にし、すぐれた画像
品質を提供するＪＰＥＧ完全準拠方式が必要とされてい
る。
画像の記憶を必要とせず、それによって必要バッファ容
量を減少させ、計算の複雑性を最小にし、すぐれた画像
品質を提供するＪＰＥＧ完全準拠方式が必要とされてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、任意の画像を
所定の固定サイズ・バッファに圧縮することができるＪ
ＰＥＧ完全準拠の２回パス・アプローチである。本発明
は、ＪＰＥＧシステムで使用されるＱ因子の値を画像単
位に調節することによってこれを達成する。ＪＰＥＧシ
ステムのＱ因子は、Ｑテーブルに記憶されるＤＣＴ係数
に関する量子化レベルを拡大または縮小する。Ｑ因子の
値は、圧縮される画像の品質を制御し、間接的に圧縮比
率を制御する。本発明に従う圧縮符号化装置および方法
は、ブロック当たりの量子化ＤＣＴ係数の絶対値の平均
和に基づいて活動性基準値(avtivity metric)を推定す
る。目標圧縮比率の所与の値に関するＱ因子に画像活動
性基準値を関連づける数学モデルによって、事前指定の
目標圧縮比率を生成する推定Ｑ因子値Ｑnewが提供され
る。量子化されたＤＣＴ係数に基づいて活動性基準値を
計算することによって、処理ステップが削減され、従っ
て計算の複雑性が減少する。
所定の固定サイズ・バッファに圧縮することができるＪ
ＰＥＧ完全準拠の２回パス・アプローチである。本発明
は、ＪＰＥＧシステムで使用されるＱ因子の値を画像単
位に調節することによってこれを達成する。ＪＰＥＧシ
ステムのＱ因子は、Ｑテーブルに記憶されるＤＣＴ係数
に関する量子化レベルを拡大または縮小する。Ｑ因子の
値は、圧縮される画像の品質を制御し、間接的に圧縮比
率を制御する。本発明に従う圧縮符号化装置および方法
は、ブロック当たりの量子化ＤＣＴ係数の絶対値の平均
和に基づいて活動性基準値(avtivity metric)を推定す
る。目標圧縮比率の所与の値に関するＱ因子に画像活動
性基準値を関連づける数学モデルによって、事前指定の
目標圧縮比率を生成する推定Ｑ因子値Ｑnewが提供され
る。量子化されたＤＣＴ係数に基づいて活動性基準値を
計算することによって、処理ステップが削減され、従っ
て計算の複雑性が減少する。
【００１３】本発明は、２つの代替実施形態を提供する
が、共に、第２回パスの間の逆ＤＣＴ係数の計算を不要
とする。実施形態のいずれが使用されるかは、圧縮符号
化システムのアーキテクチャに基づく。メモリ・サイズ
が限界的でなければ、第１の実施形態は第２に比較して
計算が複雑でないので、第１の実施形態が望ましい。メ
モリが高価であれば、第２の実施形態は、計算の複雑性
を伴うが、必要とされるバッファ・サイズを減少させ
る。
が、共に、第２回パスの間の逆ＤＣＴ係数の計算を不要
とする。実施形態のいずれが使用されるかは、圧縮符号
化システムのアーキテクチャに基づく。メモリ・サイズ
が限界的でなければ、第１の実施形態は第２に比較して
計算が複雑でないので、第１の実施形態が望ましい。メ
モリが高価であれば、第２の実施形態は、計算の複雑性
を伴うが、必要とされるバッファ・サイズを減少させ
る。
【００１４】第１の実施形態では、修正されたＪＰＥＧ
アルゴリズムを使用して、オリジナル画像が読み込ま
れ、圧縮される。典型的ＪＰＥＧ処理ブロックは、ＤＣ
Ｔ係数ブロック、量子化ブロックおよびＶＬＣブロック
を含むが、本発明に従う符号変換システムの第１の実施
形態では、ＶＬＣ符号化ブロックは、第１回パスの間不
要とされる。量子化は、所与のＱテーブルおよびすべて
の画像に対して同じままであるＱ因子のあらかじめ定め
られた値(Ｑinit)を使用して行われる。ＤＣＴおよび量
子化ステップの後、活動性基準値が計算され、その活動
性基準値から新たな推定Ｑ因子(Ｑnew)が見出される。
アルゴリズムを使用して、オリジナル画像が読み込ま
れ、圧縮される。典型的ＪＰＥＧ処理ブロックは、ＤＣ
Ｔ係数ブロック、量子化ブロックおよびＶＬＣブロック
を含むが、本発明に従う符号変換システムの第１の実施
形態では、ＶＬＣ符号化ブロックは、第１回パスの間不
要とされる。量子化は、所与のＱテーブルおよびすべて
の画像に対して同じままであるＱ因子のあらかじめ定め
られた値(Ｑinit)を使用して行われる。ＤＣＴおよび量
子化ステップの後、活動性基準値が計算され、その活動
性基準値から新たな推定Ｑ因子(Ｑnew)が見出される。
【００１５】２回目のパスの間、すでに量子化された係
数の値が、新たなＱ因子Ｑnewを使用して調節され、エ
ントロピー(ＶＬＣ)が符号化される。推定されたＱ因子
Ｑnewは、２回目のパスの間に行われる部分的ＪＰＥＧ
ステップの間に使用される。２回目のパスの間のこの部
分的ＪＰＥＧステップの間、量子化されたＤＣＴ係数の
値は、値（Ｑinit -1＊Ｑnew)で除することによって調節
される。その結果がＶＬＣブロックによって処理され、
最終的な圧縮画像が得られる。このように、本発明は、
典型的な２回パスの圧縮比率制御方式が必要とするＶＬ
Ｃ処理および逆ＤＣＴステップを不要とする。この結
果、本発明の方式の複雑性は、圧縮比率制御を行わない
１回パス型標準ＪＰＥＧシステムに比較し約１.５倍に
すぎない。
数の値が、新たなＱ因子Ｑnewを使用して調節され、エ
ントロピー(ＶＬＣ)が符号化される。推定されたＱ因子
Ｑnewは、２回目のパスの間に行われる部分的ＪＰＥＧ
ステップの間に使用される。２回目のパスの間のこの部
分的ＪＰＥＧステップの間、量子化されたＤＣＴ係数の
値は、値（Ｑinit -1＊Ｑnew)で除することによって調節
される。その結果がＶＬＣブロックによって処理され、
最終的な圧縮画像が得られる。このように、本発明は、
典型的な２回パスの圧縮比率制御方式が必要とするＶＬ
Ｃ処理および逆ＤＣＴステップを不要とする。この結
果、本発明の方式の複雑性は、圧縮比率制御を行わない
１回パス型標準ＪＰＥＧシステムに比較し約１.５倍に
すぎない。
【００１６】第２の実施形態では、オリジナル画像は、
第１回パスの間、あらかじめ定められたＱ因子値(Ｑ
init)を使用してＪＰＥＧアルゴリズムによって圧縮さ
れる。第１回パスの間にオリジナル画像を圧縮すること
によって、オリジナル画像は、オリジナル画像のサイズ
より小さい作業バッファに納めることができる。第１の
実施形態に従う圧縮システムと異なって、第２の実施形
態の第１回パスは、標準ＪＰＥＧ処理ブロックのすべて
のプロセス、すなわち、ＤＣＴ係数プロセス、量子化プ
ロセス、およびＱinitというＱ因子を用いてＪＰＥＧ圧
縮画像を出力するＶＬＣプロセスを含む。２回目のパス
の間、画像が、活動性基準値をＱ因子に関連づける数学
モデルによって提供される新たに推定されたＱ因子(Ｑ
new)に対応した粗い量子化ステップを行う部分的ＪＰＥ
Ｇ伸張機構および引き続く部分的ＪＰＥＧ圧縮機構によ
って処理される。
第１回パスの間、あらかじめ定められたＱ因子値(Ｑ
init)を使用してＪＰＥＧアルゴリズムによって圧縮さ
れる。第１回パスの間にオリジナル画像を圧縮すること
によって、オリジナル画像は、オリジナル画像のサイズ
より小さい作業バッファに納めることができる。第１の
実施形態に従う圧縮システムと異なって、第２の実施形
態の第１回パスは、標準ＪＰＥＧ処理ブロックのすべて
のプロセス、すなわち、ＤＣＴ係数プロセス、量子化プ
ロセス、およびＱinitというＱ因子を用いてＪＰＥＧ圧
縮画像を出力するＶＬＣプロセスを含む。２回目のパス
の間、画像が、活動性基準値をＱ因子に関連づける数学
モデルによって提供される新たに推定されたＱ因子(Ｑ
new)に対応した粗い量子化ステップを行う部分的ＪＰＥ
Ｇ伸張機構および引き続く部分的ＪＰＥＧ圧縮機構によ
って処理される。
【００１７】２回目のパスの間、オリジナルのＱテーブ
ルおよびＱ因子Ｑinitの下で量子化ＤＣＴ係数を出力す
る逆ＶＬＣブロックによって圧縮画像は処理される。次
に、これら係数は、各係数を値(Ｑinit -1＊Ｑnew)で除
することによって調節され、この結果、オリジナルのＱ
テーブルおよびＱ因子Ｑnewの下で、量子化されていな
いオリジナルのＤＣＴ係数が大まかに量子化される。次
に、調節されたＤＣＴ係数がＶＬＣプロセスによって符
号化され、最終的なＪＰＥＧ準拠圧縮画像が生成され
る。
ルおよびＱ因子Ｑinitの下で量子化ＤＣＴ係数を出力す
る逆ＶＬＣブロックによって圧縮画像は処理される。次
に、これら係数は、各係数を値(Ｑinit -1＊Ｑnew)で除
することによって調節され、この結果、オリジナルのＱ
テーブルおよびＱ因子Ｑnewの下で、量子化されていな
いオリジナルのＤＣＴ係数が大まかに量子化される。次
に、調節されたＤＣＴ係数がＶＬＣプロセスによって符
号化され、最終的なＪＰＥＧ準拠圧縮画像が生成され
る。
【００１８】発明の課題を解決する手段として、本発明
は、あらかじめ定められた固定サイズのバッファに記憶
できるように電子画像のピクセルのブロックを該画像の
圧縮されたデジタル表現に変換する画像圧縮方法を含
む。この画像圧縮方法は、特定の画像捕捉装置につい
て、テスト画像に関する活動性基準値およびＱ因子の間
の関係を定義する数学モデルを作成し、上記ピクセル・
ブロックを一組の変換係数に直交変換し、あらかじめ定
められた固定量子化テーブルおよびあらかじめ定められ
た初期Ｑ因子を使用して、直交変換された変換係数を量
子化して量子化された変換係数を生成し、量子化された
変換係数を使用して、活動性基準値を計算し、テスト画
像に関して活動性基準値および初期Ｑ因子の間の関係を
定義する数学モデルを使用して、推定Ｑ因子を決定し、
初期Ｑ因子および推定Ｑ因子を使用して量子化された変
換係数の値を調節し、調節された量子化変換係数を表す
信号を符号化する。
は、あらかじめ定められた固定サイズのバッファに記憶
できるように電子画像のピクセルのブロックを該画像の
圧縮されたデジタル表現に変換する画像圧縮方法を含
む。この画像圧縮方法は、特定の画像捕捉装置につい
て、テスト画像に関する活動性基準値およびＱ因子の間
の関係を定義する数学モデルを作成し、上記ピクセル・
ブロックを一組の変換係数に直交変換し、あらかじめ定
められた固定量子化テーブルおよびあらかじめ定められ
た初期Ｑ因子を使用して、直交変換された変換係数を量
子化して量子化された変換係数を生成し、量子化された
変換係数を使用して、活動性基準値を計算し、テスト画
像に関して活動性基準値および初期Ｑ因子の間の関係を
定義する数学モデルを使用して、推定Ｑ因子を決定し、
初期Ｑ因子および推定Ｑ因子を使用して量子化された変
換係数の値を調節し、調節された量子化変換係数を表す
信号を符号化する。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、ピクセルのブロックと
してデジタル形式で表現された任意の電子画像を所定の
固定サイズのバッファに圧縮する方法および装置を提供
する。本発明のＪＰＥＧ準拠圧縮方法は、特定の画像捕
捉装置についてテスト画像に関する活動性基準値とＱ因
子の間の関係を定義する数学モデルを作成し、上記ピク
セル・ブロックを一組の変換係数に直交変換し、エント
リがＱijおよび所与の初期Ｑ因子(Ｑinit)である固定量
子化テーブル(Ｑテーブル)を使用して、該変換係数を量
子化して量子化された変換係数を生成し、その量子化さ
れた変換係数を基に活動性基準値を計算する。次に、テ
スト画像について活動性基準値とＱ因子の間の関係を定
義する数学モデルを使用して、所望の目標圧縮比率を実
現する推定Ｑ因子(Ｑnew)を決定し、初期Ｑ因子
(Ｑinit)および推定Ｑ因子(Ｑnew)を使用して量子化さ
れた変換係数の値を調節し、調節された量子化変換係数
を符号化する。
してデジタル形式で表現された任意の電子画像を所定の
固定サイズのバッファに圧縮する方法および装置を提供
する。本発明のＪＰＥＧ準拠圧縮方法は、特定の画像捕
捉装置についてテスト画像に関する活動性基準値とＱ因
子の間の関係を定義する数学モデルを作成し、上記ピク
セル・ブロックを一組の変換係数に直交変換し、エント
リがＱijおよび所与の初期Ｑ因子(Ｑinit)である固定量
子化テーブル(Ｑテーブル)を使用して、該変換係数を量
子化して量子化された変換係数を生成し、その量子化さ
れた変換係数を基に活動性基準値を計算する。次に、テ
スト画像について活動性基準値とＱ因子の間の関係を定
義する数学モデルを使用して、所望の目標圧縮比率を実
現する推定Ｑ因子(Ｑnew)を決定し、初期Ｑ因子
(Ｑinit)および推定Ｑ因子(Ｑnew)を使用して量子化さ
れた変換係数の値を調節し、調節された量子化変換係数
を符号化する。
【００２０】電子画像を表すピクセルのブロックを所定
固定サイズの圧縮画像に変換する第１のステップは、特
定の画像捕捉装置について数学モデルを開発するステッ
プであり、そこで数学モデルが活動性基準値とＱ因子の
間におけるテスト画像のための関係を定義する。活動性
基準値は、画像圧縮比率を決定するために使用される電
子画像の複雑性の基準値である。画像の活動性基準値と
指定された圧縮比率を生成するＱ因子の値の間に強い相
関関係が存在することが観察されている。画像活動性基
準値とＱ因子の間の関係を記述する数学モデルは、校正
段階に導出される。校正段階は、所与の１つの画像捕捉
装置について、オリジナル電子画像の圧縮の前に１度だ
け実行される必要がある。
固定サイズの圧縮画像に変換する第１のステップは、特
定の画像捕捉装置について数学モデルを開発するステッ
プであり、そこで数学モデルが活動性基準値とＱ因子の
間におけるテスト画像のための関係を定義する。活動性
基準値は、画像圧縮比率を決定するために使用される電
子画像の複雑性の基準値である。画像の活動性基準値と
指定された圧縮比率を生成するＱ因子の値の間に強い相
関関係が存在することが観察されている。画像活動性基
準値とＱ因子の間の関係を記述する数学モデルは、校正
段階に導出される。校正段階は、所与の１つの画像捕捉
装置について、オリジナル電子画像の圧縮の前に１度だ
け実行される必要がある。
【００２１】Ｑ因子は、ＪＰＥＧシステムにおいてただ
１つのユーザ選択可能なパラメータであって、圧縮画像
の品質従って間接的に圧縮比率を制御するパラメータで
ある。Ｑ因子は、具体的には、Ｑテーブルとして知られ
るマトリックスに記憶されるＤＣＴ係数に関する量子化
レベルを上下させるパラメータである。本発明の方法の
効率は、所与の画像について所定の圧縮比率を生成する
Ｑ因子の値を正確に推定することに依存する。本発明が
提案する２回パスＪＰＥＧ準拠の圧縮比率制御方式は、
任意の画像が所定固定サイズのファイルに圧縮されるよ
うに、ＪＰＥＧアルゴリズムにおけるＱ因子の値を調節
するメカニズムを提供する。その後、圧縮ファイルはＪ
ＰＥＧに準拠する任意の復号器によって復号される。
１つのユーザ選択可能なパラメータであって、圧縮画像
の品質従って間接的に圧縮比率を制御するパラメータで
ある。Ｑ因子は、具体的には、Ｑテーブルとして知られ
るマトリックスに記憶されるＤＣＴ係数に関する量子化
レベルを上下させるパラメータである。本発明の方法の
効率は、所与の画像について所定の圧縮比率を生成する
Ｑ因子の値を正確に推定することに依存する。本発明が
提案する２回パスＪＰＥＧ準拠の圧縮比率制御方式は、
任意の画像が所定固定サイズのファイルに圧縮されるよ
うに、ＪＰＥＧアルゴリズムにおけるＱ因子の値を調節
するメカニズムを提供する。その後、圧縮ファイルはＪ
ＰＥＧに準拠する任意の復号器によって復号される。
【００２２】Ｑ因子の画像活動性とＱ因子の値の間の関
係を把握する数学モデルは、実際の圧縮の前の校正段階
に導出される。校正段階で、ＪＰＥＧアルゴリズムに関
するテスト画像の代表セットが処理され、所与の画像に
対する目標圧縮比率を生み出すＱ因子値が計算される。
また、校正段階において、所定のＱ因子値Ｑinitにおけ
るテスト画像の活動性基準値Ａを計算する。値Ｑ
initは、画像の代表セットに対して目に見える人工的加
工をもたらすことのない最大のＱ因子として経験的に判
断された値である。
係を把握する数学モデルは、実際の圧縮の前の校正段階
に導出される。校正段階で、ＪＰＥＧアルゴリズムに関
するテスト画像の代表セットが処理され、所与の画像に
対する目標圧縮比率を生み出すＱ因子値が計算される。
また、校正段階において、所定のＱ因子値Ｑinitにおけ
るテスト画像の活動性基準値Ａを計算する。値Ｑ
initは、画像の代表セットに対して目に見える人工的加
工をもたらすことのない最大のＱ因子として経験的に判
断された値である。
【００２３】図２の(Ａ)には、ＫＯＤＡＫ ＤＣＳ２０
０デジタル・カメラを用いて捕捉された訓練画像セット
上で得られる標本点(Ｑ，Ａ)が示されている。本発明の
訓練用テスト・セットは、屋内および戸外の光景を含
む。次に、標本点(Ｑ，Ａ)に見合う数学モデルが見出さ
れる。本発明の実施形態において、図２の(Ａ)にプロッ
トされている(Ｑ，Ａ)のペアが２次他項関数に従うこと
が判明している。標本点(Ｑ，Ａ)に２次多項式の最小自
乗法を当てはめることによって、次式(1)が得られる。 Ｑ＝０.００５６×Ａ2−５.３０１４×Ａ＋１２４３.６４７７ (1) 画像活動性基準値を所与としてＱ因子値Ｑnewを推定す
るこの数式が、小さいＱ因子値の範囲ではそのＱ因子を
低めに推定する傾向があることが経験的に観察されてい
る。従って、本実施形態の数学モデルにおいて、下限Ｑ
miniが設定される。式(1)によって与えられるＱ因子値
ＱがＱminより小であれば、Ｑnew＝Ｑminとし、そもな
ければＱnew＝Ｑである。このように、新しいＱ因子を
推定するために本実施形態で使用される特定の数学モデ
ルは、次のように与えられる。 ｉｆ Ｑ＞Ｑmin ｔｈｅｎ Ｑnew＝Ｑ ｅｌｓｅ Ｑnew＝Ｑmin 但し、Ｑminは、すべての画像に対して固定される所定
の値であって、本実施形態ではＱinitに等しく設定さ
れ、Ｑは上式(1)によって与えられる。このモデルは、
特定の画像捕捉装置（本実施形態の場合はＫＯＤＡＫ
ＤＣＳ２００デジタル・カメラ）および圧縮比率設計目
標（本実施形態の場合はカラー画像に関し１５：１）に
依存する。
０デジタル・カメラを用いて捕捉された訓練画像セット
上で得られる標本点(Ｑ，Ａ)が示されている。本発明の
訓練用テスト・セットは、屋内および戸外の光景を含
む。次に、標本点(Ｑ，Ａ)に見合う数学モデルが見出さ
れる。本発明の実施形態において、図２の(Ａ)にプロッ
トされている(Ｑ，Ａ)のペアが２次他項関数に従うこと
が判明している。標本点(Ｑ，Ａ)に２次多項式の最小自
乗法を当てはめることによって、次式(1)が得られる。 Ｑ＝０.００５６×Ａ2−５.３０１４×Ａ＋１２４３.６４７７ (1) 画像活動性基準値を所与としてＱ因子値Ｑnewを推定す
るこの数式が、小さいＱ因子値の範囲ではそのＱ因子を
低めに推定する傾向があることが経験的に観察されてい
る。従って、本実施形態の数学モデルにおいて、下限Ｑ
miniが設定される。式(1)によって与えられるＱ因子値
ＱがＱminより小であれば、Ｑnew＝Ｑminとし、そもな
ければＱnew＝Ｑである。このように、新しいＱ因子を
推定するために本実施形態で使用される特定の数学モデ
ルは、次のように与えられる。 ｉｆ Ｑ＞Ｑmin ｔｈｅｎ Ｑnew＝Ｑ ｅｌｓｅ Ｑnew＝Ｑmin 但し、Ｑminは、すべての画像に対して固定される所定
の値であって、本実施形態ではＱinitに等しく設定さ
れ、Ｑは上式(1)によって与えられる。このモデルは、
特定の画像捕捉装置（本実施形態の場合はＫＯＤＡＫ
ＤＣＳ２００デジタル・カメラ）および圧縮比率設計目
標（本実施形態の場合はカラー画像に関し１５：１）に
依存する。
【００２４】図２の(Ｂ)は、訓練画像セットおよびテス
ト画像の種々のセットに対応する多数の標本点（Ｑ，
Ａ）上に上重ねされた２次多項式モデルのグラフを示し
ている。校正段階は、特定の画像捕捉装置によって捕捉
される所与の画像クラスおよび所与の目標圧縮比率につ
いてただ１度だけオフラインで実施される必要がある。
ト画像の種々のセットに対応する多数の標本点（Ｑ，
Ａ）上に上重ねされた２次多項式モデルのグラフを示し
ている。校正段階は、特定の画像捕捉装置によって捕捉
される所与の画像クラスおよび所与の目標圧縮比率につ
いてただ１度だけオフラインで実施される必要がある。
【００２５】活動性とＱ因子間の関係を定める数学モデ
ルが一旦導出されると、オリジナル画像が、本発明のＪ
ＰＥＧ準拠の方法および装置に従って圧縮される。本発
明は、２つの代替的実施形態を提供するが、両実施形態
ともに、(1)量子化されたＤＣＴ係数を使用して活動性
基準値を計算し、(2)逆ＤＣＴ係数の計算を不要にす
る。 画像の活動性基準値と指定された圧縮比率を生成
するＱ因子の値の間に強い相関関係が存在することが観
察されている。いくつかの異なる活動性基準値を、所与
の画像の活動性を推定するために使用することができ
る。活動性基準値を計算する方法は他にもあるが、本発
明に使用する方法は、ブロック当たりの量子化ＤＣＴ係
数の絶対値の平均和によって与えられる。この活動性基
準値は、具体的には、次式(2)として計算される。
ルが一旦導出されると、オリジナル画像が、本発明のＪ
ＰＥＧ準拠の方法および装置に従って圧縮される。本発
明は、２つの代替的実施形態を提供するが、両実施形態
ともに、(1)量子化されたＤＣＴ係数を使用して活動性
基準値を計算し、(2)逆ＤＣＴ係数の計算を不要にす
る。 画像の活動性基準値と指定された圧縮比率を生成
するＱ因子の値の間に強い相関関係が存在することが観
察されている。いくつかの異なる活動性基準値を、所与
の画像の活動性を推定するために使用することができ
る。活動性基準値を計算する方法は他にもあるが、本発
明に使用する方法は、ブロック当たりの量子化ＤＣＴ係
数の絶対値の平均和によって与えられる。この活動性基
準値は、具体的には、次式(2)として計算される。
【００２６】
【数１】 上式(2)において、ＮBはオリジナルの画像における８×
８というブロック数であり、Ｑinitは、第１回目のパス
の間にすべての画像について使用されるＱ因子値であ
り、ｑijは量子化されていないＤＣＴ係数であり、Ｑij
はＱテーブルの(ｉ,ｊ)番目のエントリである。
８というブロック数であり、Ｑinitは、第１回目のパス
の間にすべての画像について使用されるＱ因子値であ
り、ｑijは量子化されていないＤＣＴ係数であり、Ｑij
はＱテーブルの(ｉ,ｊ)番目のエントリである。
【００２７】図３は、本発明の第１の実施形態に従う２
回パス型ＪＰＥＧ準拠の固定圧縮比率符号化システムの
ブロック図である。図４は、図３の２回パス型ＪＰＥＧ
準拠の固定圧縮比率符号化システムに対応する処理ステ
ップの流れ図を示している。メモリの制約がなく、計算
の複雑性の減少が望まれる場合に第１の実施形態は使用
される。第１の実施形態において、先ず、上記ピクセル
・ブロックを変換係数を表す信号セットに直交変換する
ステップに従ってオリジナル画像が圧縮される（ステッ
プ３５２）。次に、固定量子化テーブル(Ｑテーブル)お
よび所定の初期Ｑ因子を使用して、変換係数を量子化さ
れた変換係数に変換し（ステップ３５４）、この量子化
された変換係数を使用して活動性基準値を計算する（ス
テップ３５６）。次に、テスト画像について活動性基準
値と初期Ｑ因子の間の関係を定義する数学モデルを使用
して、推定Ｑ因子Ｑnewを決定する（ブロック３５
８）。次いで、初期Ｑ因子および推定Ｑ因子を使用し
て、量子化された変換係数を調節し（ステップ３６
０）、その調節された量子化変換係数を表す信号を符号
化する（３６２）。
回パス型ＪＰＥＧ準拠の固定圧縮比率符号化システムの
ブロック図である。図４は、図３の２回パス型ＪＰＥＧ
準拠の固定圧縮比率符号化システムに対応する処理ステ
ップの流れ図を示している。メモリの制約がなく、計算
の複雑性の減少が望まれる場合に第１の実施形態は使用
される。第１の実施形態において、先ず、上記ピクセル
・ブロックを変換係数を表す信号セットに直交変換する
ステップに従ってオリジナル画像が圧縮される（ステッ
プ３５２）。次に、固定量子化テーブル(Ｑテーブル)お
よび所定の初期Ｑ因子を使用して、変換係数を量子化さ
れた変換係数に変換し（ステップ３５４）、この量子化
された変換係数を使用して活動性基準値を計算する（ス
テップ３５６）。次に、テスト画像について活動性基準
値と初期Ｑ因子の間の関係を定義する数学モデルを使用
して、推定Ｑ因子Ｑnewを決定する（ブロック３５
８）。次いで、初期Ｑ因子および推定Ｑ因子を使用し
て、量子化された変換係数を調節し（ステップ３６
０）、その調節された量子化変換係数を表す信号を符号
化する（３６２）。
【００２８】本発明の第１の実施形態に従う２回パス型
ＪＰＥＧ準拠の固定圧縮比率符号化システムを示す図３
を参照すれば、修正されたＪＰＥＧアルゴリズムを使用
して、オリジナル画像３０８が読み込まれ、圧縮され
る。オリジナル画像３０８は、好ましくは複数のピクセ
ル・ブロック典型的には８×８ブロックに分割され、次
に、そのピクセル・ブロックが直交変換される（３１
２）。第１回目のパスの間に、入力された画像３０８
は、ＤＣＴを使用して直交変換され（３１２）、精密な
量子化ステップ３１４を通して量子化される。ＤＣＴを
使用する直交変換が好ましいが、別の直交変換手段を使
用することもできる。例えば、Karhumen-Loeve変換法
(KLT)または Waish-Hadamard変換法(WHT)を使用しても
よい。
ＪＰＥＧ準拠の固定圧縮比率符号化システムを示す図３
を参照すれば、修正されたＪＰＥＧアルゴリズムを使用
して、オリジナル画像３０８が読み込まれ、圧縮され
る。オリジナル画像３０８は、好ましくは複数のピクセ
ル・ブロック典型的には８×８ブロックに分割され、次
に、そのピクセル・ブロックが直交変換される（３１
２）。第１回目のパスの間に、入力された画像３０８
は、ＤＣＴを使用して直交変換され（３１２）、精密な
量子化ステップ３１４を通して量子化される。ＤＣＴを
使用する直交変換が好ましいが、別の直交変換手段を使
用することもできる。例えば、Karhumen-Loeve変換法
(KLT)または Waish-Hadamard変換法(WHT)を使用しても
よい。
【００２９】変換係数は、Ｑijおよび所定の初期Ｑ因子
Ｑinitを内容とするエントリを持つ固定量子化テーブル
(Ｑテーブル)を使用して量子化される。所定のＱ因子
(Ｑini t)は、その活動性Ａを計算した際には典型的には
視認不可能であった画像のひずみを生み出すようなもの
である。
Ｑinitを内容とするエントリを持つ固定量子化テーブル
(Ｑテーブル)を使用して量子化される。所定のＱ因子
(Ｑini t)は、その活動性Ａを計算した際には典型的には
視認不可能であった画像のひずみを生み出すようなもの
である。
【００３０】図１の従来技術のＪＰＥＧ処理に比較し
て、本発明の第１の実施形態においては、ＶＬＣ符号化
ブロック１１８が第１回パスの間不要とされる。（図１
のブロック１１２に示されるように）従来技術のＪＰＥ
Ｇ処理の第１回パスでは、画像はＤＣＴを使用して直交
変換され、量子化され、ＶＬＣ符号化ブロックで符号化
される。本発明では、第１回目のパスの間、入力された
画像３０８が、直交変換され（ステップ３５２）、量子
化された後、部分的に圧縮された画像３１５が生成さ
れ、それがバッファに記憶される。部分的に圧縮された
画像３１５は、
て、本発明の第１の実施形態においては、ＶＬＣ符号化
ブロック１１８が第１回パスの間不要とされる。（図１
のブロック１１２に示されるように）従来技術のＪＰＥ
Ｇ処理の第１回パスでは、画像はＤＣＴを使用して直交
変換され、量子化され、ＶＬＣ符号化ブロックで符号化
される。本発明では、第１回目のパスの間、入力された
画像３０８が、直交変換され（ステップ３５２）、量子
化された後、部分的に圧縮された画像３１５が生成さ
れ、それがバッファに記憶される。部分的に圧縮された
画像３１５は、
【００３１】
【数２】 によって数学的に表現できる。上式において、Ｑ
initは、第１回目のパスの間にすべての画像について使
用されるＱ因子値であり、ｑijは量子化されていないＤ
ＣＴ係数であり、ＱijはＱテーブルの(ｉ,ｊ)番目のエ
ントリである。直交変換および量子化ステップ３５２お
よび３５４の後、量子化された係数を基に活動性基準値
が計算され（ステップ３４６）、その活動性基準値を基
に新しい推定Ｑ因子(Ｑnew)が定められる（ステップ３
１８）。
initは、第１回目のパスの間にすべての画像について使
用されるＱ因子値であり、ｑijは量子化されていないＤ
ＣＴ係数であり、ＱijはＱテーブルの(ｉ,ｊ)番目のエ
ントリである。直交変換および量子化ステップ３５２お
よび３５４の後、量子化された係数を基に活動性基準値
が計算され（ステップ３４６）、その活動性基準値を基
に新しい推定Ｑ因子(Ｑnew)が定められる（ステップ３
１８）。
【００３２】第２回目のパスは部分的ＪＰＥＧステップ
であって、そこでは、すでに量子化されている係数が、
初期Ｑ因子値および推定Ｑ因子を使用して調節され、次
にエントロピーが符号化される。第２回パスの間に使用
される推定Ｑ因子の新しい値は、第１回目のパス３１０
の間に計算された画像活動性(式２)の値を入力として使
用してオフラインで計算された数学モデル(式2)によっ
て自動的に与えられる。２回目のパスにおいて、量子化
された係数は、活動性基準値に依存する新たな推定Ｑ因
子(Ｑnew)によって除された初期Ｑ因子(Ｑinit)の比率
を該係数に乗ずることによって調節される。計算結果の
調整された変換係数３２３は、次の数３によって数学的
に表される。
であって、そこでは、すでに量子化されている係数が、
初期Ｑ因子値および推定Ｑ因子を使用して調節され、次
にエントロピーが符号化される。第２回パスの間に使用
される推定Ｑ因子の新しい値は、第１回目のパス３１０
の間に計算された画像活動性(式２)の値を入力として使
用してオフラインで計算された数学モデル(式2)によっ
て自動的に与えられる。２回目のパスにおいて、量子化
された係数は、活動性基準値に依存する新たな推定Ｑ因
子(Ｑnew)によって除された初期Ｑ因子(Ｑinit)の比率
を該係数に乗ずることによって調節される。計算結果の
調整された変換係数３２３は、次の数３によって数学的
に表される。
【００３３】
【数３】 調節された係数３２３は、オリジナルのＱテーブルおよ
び新しい推定Ｑ因子(Ｑn ew)の下処理される。なぜなら
ば、次の数４のように、それは推定Ｑ因子Ｑnewの下で
量子化される係数にほぼ等しいからである。
び新しい推定Ｑ因子(Ｑn ew)の下処理される。なぜなら
ば、次の数４のように、それは推定Ｑ因子Ｑnewの下で
量子化される係数にほぼ等しいからである。
【００３４】
【数４】 ＪＰＥＧ圧縮画像を得るため最後になすべきことは、Ｖ
ＬＣ符号化である。調整された量子化変換係数３２３が
ＶＬＣ処理ブロック３２４で符号化され、ＪＰＥＧに完
全に準拠した際最終的圧縮画像が作成される。
ＬＣ符号化である。調整された量子化変換係数３２３が
ＶＬＣ処理ブロック３２４で符号化され、ＪＰＥＧに完
全に準拠した際最終的圧縮画像が作成される。
【００３５】（図１の）従来技術のＪＰＥＧ処理の第２
回パスに比較して、図３の本発明の第１の実施形態は、
エントロピー符号化および典型的２回パス比率制御方式
が必要とする逆ＤＣＴステップを必要としない。この実
施形態の複雑性は、圧縮比率を制御しない標準ＪＰＥＧ
圧縮方式の約１.５倍である。
回パスに比較して、図３の本発明の第１の実施形態は、
エントロピー符号化および典型的２回パス比率制御方式
が必要とする逆ＤＣＴステップを必要としない。この実
施形態の複雑性は、圧縮比率を制御しない標準ＪＰＥＧ
圧縮方式の約１.５倍である。
【００３６】図５は、本発明の第２の実施形態に従う２
回パスＪＰＥＧ準拠固定圧縮比率符号化システム４００
のブロック図である。図６は、図５に示される第２の実
施形態に従う２回パスＪＰＥＧ準拠固定圧縮比率符号化
システムに対応する処理ステップの流れ図である。第２
の実施形態はメモリに余裕がない場合に使用されるべき
ものである。第１の実施形態と同様に第２の実施形態で
は、オリジナル画像のピクセル・ブロックを一組の変換
係数に直交変換し（ステップ４５２）、エントリがＱij
および所与の初期Ｑ因子(Ｑinit)である固定量子化テー
ブル(Ｑテーブル)を使用して、該変換係数を量子化して
量子化された変換係数を生成し、その量子化された変換
係数を基に活動性基準値を計算する。次に、テスト画像
について活動性基準値とＱ因子の間の関係を定義する数
学モデルを使用して、所望の目標圧縮比率を実現する推
定Ｑ因子(Ｑnew)を決定し（ステップ４５８）、初期Ｑ
因子および推定Ｑ因子を使用して量子化された変換係数
を調節し、調節された量子化変換係数を表す信号符号化
する（ステップ４６４）。しかし、第２の実施形態に
は、上記ステップに加えて、さらに、２つのＶＬＣ符号
化ステップと逆ＶＬＣ符号化ステップが含まれる。
回パスＪＰＥＧ準拠固定圧縮比率符号化システム４００
のブロック図である。図６は、図５に示される第２の実
施形態に従う２回パスＪＰＥＧ準拠固定圧縮比率符号化
システムに対応する処理ステップの流れ図である。第２
の実施形態はメモリに余裕がない場合に使用されるべき
ものである。第１の実施形態と同様に第２の実施形態で
は、オリジナル画像のピクセル・ブロックを一組の変換
係数に直交変換し（ステップ４５２）、エントリがＱij
および所与の初期Ｑ因子(Ｑinit)である固定量子化テー
ブル(Ｑテーブル)を使用して、該変換係数を量子化して
量子化された変換係数を生成し、その量子化された変換
係数を基に活動性基準値を計算する。次に、テスト画像
について活動性基準値とＱ因子の間の関係を定義する数
学モデルを使用して、所望の目標圧縮比率を実現する推
定Ｑ因子(Ｑnew)を決定し（ステップ４５８）、初期Ｑ
因子および推定Ｑ因子を使用して量子化された変換係数
を調節し、調節された量子化変換係数を表す信号符号化
する（ステップ４６４）。しかし、第２の実施形態に
は、上記ステップに加えて、さらに、２つのＶＬＣ符号
化ステップと逆ＶＬＣ符号化ステップが含まれる。
【００３７】第１の実施形態の圧縮システム３００と相
違して、第２の実施形態の第１回パス４２０は、ＤＣＴ
プロセス４１４、量子化プロセス４１６、およびＱinit
の下でＪＰＥＧ圧縮画像４２４を出力するＶＬＣ符号化
プロセスを含む標準ＪＰＥＧプロセッサのすべてのプロ
セスを含む。オリジナル画像４１０は、第１回パスの間
に精細量子化ステップを使用するＪＰＥＧアルゴリズム
によって処理される。第１回パスの間オリジナル画像４
１０を処理することによって、生成される圧縮画像４２
４はオリジナル画像のサイズより小さい作業バッファに
収納できる。２回目のパスの間、全体画像の小さいサブ
ブロックに対応するＤＣＴ係数の小さい部分だけが復号
され、次に、暫定的に復号した画像が割り当てられた作
業バッファになお収めることができることを保証するた
めより粗めの量子化Ｑnewを用いて再符号化される。
違して、第２の実施形態の第１回パス４２０は、ＤＣＴ
プロセス４１４、量子化プロセス４１６、およびＱinit
の下でＪＰＥＧ圧縮画像４２４を出力するＶＬＣ符号化
プロセスを含む標準ＪＰＥＧプロセッサのすべてのプロ
セスを含む。オリジナル画像４１０は、第１回パスの間
に精細量子化ステップを使用するＪＰＥＧアルゴリズム
によって処理される。第１回パスの間オリジナル画像４
１０を処理することによって、生成される圧縮画像４２
４はオリジナル画像のサイズより小さい作業バッファに
収納できる。２回目のパスの間、全体画像の小さいサブ
ブロックに対応するＤＣＴ係数の小さい部分だけが復号
され、次に、暫定的に復号した画像が割り当てられた作
業バッファになお収めることができることを保証するた
めより粗めの量子化Ｑnewを用いて再符号化される。
【００３８】特定の画像については、所与の初期値Ｑ
initを使用するこの精細な圧縮モードは、十分に目標比
率を満たす圧縮方式を提供する。第１回パスのＪＰＥＧ
ステップ４１９の後、出力４２４は、それが目標比率に
合致しているかが調べられる。目標比率が満たされてい
れば（ステップ４５５）、第２回目のパスは実行され
ず、その出力は、Ｑinitを用いたＪＰＥＧ圧縮画像であ
る。目標圧縮比率を達成していない場合（ステップ４５
７）、より高い値の推定Ｑ因子(Ｑnew)に対応したより
きめの粗い量子化ステップを使用して、出力４２４は更
に処理される。
initを使用するこの精細な圧縮モードは、十分に目標比
率を満たす圧縮方式を提供する。第１回パスのＪＰＥＧ
ステップ４１９の後、出力４２４は、それが目標比率に
合致しているかが調べられる。目標比率が満たされてい
れば（ステップ４５５）、第２回目のパスは実行され
ず、その出力は、Ｑinitを用いたＪＰＥＧ圧縮画像であ
る。目標圧縮比率を達成していない場合（ステップ４５
７）、より高い値の推定Ｑ因子(Ｑnew)に対応したより
きめの粗い量子化ステップを使用して、出力４２４は更
に処理される。
【００３９】第２回パスの間、新たな推定Ｑ因子
(Ｑnew)に応じて、よりきめの粗い量子化ステップを使
用する部分的ＪＰＥＧアルゴリズムが適用される。新た
な推定Ｑ因子が、活動性基準値をＱ因子に関係づける数
学モデルによって提供される。２回目のパスの間、圧縮
画像は、オリジナルＱテーブルおよびＱ因子(Ｑinit)の
下で量子化されたＤＣＴ係数を出力する逆ＶＬＣブロッ
クによって処理される。次に、ＤＣＴ係数は、（Ｑinit
-1＊Ｑnew）で除されることによって調節され、その結
果オリジナルＱテーブルおよびＱ因子(Ｑnew)の下でオ
リジナルの非量子化ＤＣＴ係数をほぼ量子化することと
なる。調節されたＤＣＴ係数が次にＶＬＣプロセスによ
って符号化され、最終的なＪＰＥＧ準拠の圧縮画像にな
る。
(Ｑnew)に応じて、よりきめの粗い量子化ステップを使
用する部分的ＪＰＥＧアルゴリズムが適用される。新た
な推定Ｑ因子が、活動性基準値をＱ因子に関係づける数
学モデルによって提供される。２回目のパスの間、圧縮
画像は、オリジナルＱテーブルおよびＱ因子(Ｑinit)の
下で量子化されたＤＣＴ係数を出力する逆ＶＬＣブロッ
クによって処理される。次に、ＤＣＴ係数は、（Ｑinit
-1＊Ｑnew）で除されることによって調節され、その結
果オリジナルＱテーブルおよびＱ因子(Ｑnew)の下でオ
リジナルの非量子化ＤＣＴ係数をほぼ量子化することと
なる。調節されたＤＣＴ係数が次にＶＬＣプロセスによ
って符号化され、最終的なＪＰＥＧ準拠の圧縮画像にな
る。
【００４０】コダックＤＣＳ２００カメラで捕捉した多
数の画像を用いて、上述のシステムをテストした。その
結果、このシステムの平均圧縮比率が目標比率の１０％
内であることが判明した。実験結果の比率は、１５：
１、２０：１および２５：１である。
数の画像を用いて、上述のシステムをテストした。その
結果、このシステムの平均圧縮比率が目標比率の１０％
内であることが判明した。実験結果の比率は、１５：
１、２０：１および２５：１である。
【００４１】図７に描かれている複数の点は、上記実施
形態のテスト画像について達成された画像当たりの圧縮
比率を示すものである。参照のため、Ｑ＝２０という固
定値を用いたＪＰＥＧ方式を使用して同じテスト画像に
対する圧縮によって得られた圧縮比率が図７にプロット
されている。画像の複雑性に基づいて６：１から２４：
１の範囲のＱ因子の固定値によって得られる圧縮比率の
変動が非常に大きいことに留意すべきである。図７は、
本発明による画像処理の結果を示すものである。例え
ば、典型的個人用デジタル・カメラは、８ＭＢを搭載す
るが、（圧縮比率１０：１で圧縮され、元のサイズが
４.５ＭＢの）圧縮された画像を永久保存するため８Ｍ
Ｂのうち約６ＭＢが使用されると予想すれば、残りの２
ＭＢが作業バッファ専用である。本発明の実施形態の実
験は、Ｑ＝９を使用して、常に４：１以上の圧縮を達成
することを示すので、このカメラの場合でも、第１回パ
スの後の暫定的画像を容易に２ＭＢバッファに納めるこ
とができる。
形態のテスト画像について達成された画像当たりの圧縮
比率を示すものである。参照のため、Ｑ＝２０という固
定値を用いたＪＰＥＧ方式を使用して同じテスト画像に
対する圧縮によって得られた圧縮比率が図７にプロット
されている。画像の複雑性に基づいて６：１から２４：
１の範囲のＱ因子の固定値によって得られる圧縮比率の
変動が非常に大きいことに留意すべきである。図７は、
本発明による画像処理の結果を示すものである。例え
ば、典型的個人用デジタル・カメラは、８ＭＢを搭載す
るが、（圧縮比率１０：１で圧縮され、元のサイズが
４.５ＭＢの）圧縮された画像を永久保存するため８Ｍ
Ｂのうち約６ＭＢが使用されると予想すれば、残りの２
ＭＢが作業バッファ専用である。本発明の実施形態の実
験は、Ｑ＝９を使用して、常に４：１以上の圧縮を達成
することを示すので、このカメラの場合でも、第１回パ
スの後の暫定的画像を容易に２ＭＢバッファに納めるこ
とができる。
【００４２】本発明には、例として次のような実施様態
が含まれる。 （１）あらかじめ定められた固定サイズのバッファに記
憶できるように電子画像のピクセルのブロックを該画像
の圧縮されたデジタル表現に変換する画像圧縮方法であ
って、特定の画像捕捉装置について、テスト画像に関す
る活動性基準値およびＱ因子の間の関係を定義する数学
モデルを作成するステップと、上記ピクセル・ブロック
を一組の変換係数に直交変換するステップと、あらかじ
め定められた固定量子化テーブルおよびあらかじめ定め
られた初期Ｑ因子を使用して、直交変換された変換係数
を量子化して量子化された変換係数を生成するステップ
と、量子化された変換係数を使用して、活動性基準値を
計算するステップと、テスト画像に関して活動性基準値
および初期Ｑ因子の間の関係を定義する数学モデルを使
用して、推定Ｑ因子を決定するステップと、初期Ｑ因子
および推定Ｑ因子を使用して量子化された変換係数の値
を調節するステップと、調節された量子化変換係数を表
す信号を符号化するステップと、を含む画像圧縮方法。 （２）上記数学モデルが上記直交変換ステップの前の校
正段階で作成される、上記（１）に記載の画像圧縮方
法。 （３）テスト画像に関する活動性基準値およびＱ因子の
間の関係を定義する数学モデルが、該テスト画像の一部
に対する２次多項曲線である、上記（１）に記載の画像
圧縮方法。 （４）上記数学モデルが、あらかじめ定められた下限値
Ｑminよりすくなくとも小さくないＱ因子を設定する、
上記（１）に記載の画像圧縮方法。 （５）活動性基準値をＡとして、ＮBがオリジナルの画
像における８×８というブロック数であり、Ｑinitが第
１回目のパスの間にすべての画像について使用されるＱ
因子値であり、ｑijが量子化されていないＤＣＴ係数で
あり、ＱijがＱテーブルの(ｉ,ｊ)番目のエントリであ
るとして、Ａが、
が含まれる。 （１）あらかじめ定められた固定サイズのバッファに記
憶できるように電子画像のピクセルのブロックを該画像
の圧縮されたデジタル表現に変換する画像圧縮方法であ
って、特定の画像捕捉装置について、テスト画像に関す
る活動性基準値およびＱ因子の間の関係を定義する数学
モデルを作成するステップと、上記ピクセル・ブロック
を一組の変換係数に直交変換するステップと、あらかじ
め定められた固定量子化テーブルおよびあらかじめ定め
られた初期Ｑ因子を使用して、直交変換された変換係数
を量子化して量子化された変換係数を生成するステップ
と、量子化された変換係数を使用して、活動性基準値を
計算するステップと、テスト画像に関して活動性基準値
および初期Ｑ因子の間の関係を定義する数学モデルを使
用して、推定Ｑ因子を決定するステップと、初期Ｑ因子
および推定Ｑ因子を使用して量子化された変換係数の値
を調節するステップと、調節された量子化変換係数を表
す信号を符号化するステップと、を含む画像圧縮方法。 （２）上記数学モデルが上記直交変換ステップの前の校
正段階で作成される、上記（１）に記載の画像圧縮方
法。 （３）テスト画像に関する活動性基準値およびＱ因子の
間の関係を定義する数学モデルが、該テスト画像の一部
に対する２次多項曲線である、上記（１）に記載の画像
圧縮方法。 （４）上記数学モデルが、あらかじめ定められた下限値
Ｑminよりすくなくとも小さくないＱ因子を設定する、
上記（１）に記載の画像圧縮方法。 （５）活動性基準値をＡとして、ＮBがオリジナルの画
像における８×８というブロック数であり、Ｑinitが第
１回目のパスの間にすべての画像について使用されるＱ
因子値であり、ｑijが量子化されていないＤＣＴ係数で
あり、ＱijがＱテーブルの(ｉ,ｊ)番目のエントリであ
るとして、Ａが、
【数５】 によって表されるように、ブロック当たりの量子化ＤＣ
Ｔ係数の絶対値の平均和によって与えられる、上記
（１）に記載の画像圧縮方法。 （６）上記ピクセルのブロックがＤＣＴ変換法を使用し
て直交変換される、上記（１）に記載の画像圧縮方法。
Ｔ係数の絶対値の平均和によって与えられる、上記
（１）に記載の画像圧縮方法。 （６）上記ピクセルのブロックがＤＣＴ変換法を使用し
て直交変換される、上記（１）に記載の画像圧縮方法。
【００４３】
【発明の効果】本発明は、ＪＰＥＧに完全に準拠した２
回パス型圧縮アルゴリズムを使用しながら、圧縮画像を
所望のサイズのバッファに記憶することを可能とし、従
って、十分なメモリを備えていないシステムにおいても
ＪＰＥＧ準拠の圧縮画像を生成することができるという
効果を奏する。
回パス型圧縮アルゴリズムを使用しながら、圧縮画像を
所望のサイズのバッファに記憶することを可能とし、従
って、十分なメモリを備えていないシステムにおいても
ＪＰＥＧ準拠の圧縮画像を生成することができるという
効果を奏する。
【図１】従来技術の２回パスＪＰＥＧ準拠符号化システ
ムのブロック図である。
ムのブロック図である。
【図２】(Ａ)は、ＫＯＤＡＫ ＤＣＳ２００デジタル・
カメラを用いて捕捉された訓練画像セット上で得られる
標本点(Ｑ，Ａ)を点描した図であり、(Ｂ)は、訓練画像
セットおよびテスト画像の種々のセットに対応する多数
の標本点（Ｑ，Ａ）上に上重ねされた２次多項式モデル
のグラフ図である。
カメラを用いて捕捉された訓練画像セット上で得られる
標本点(Ｑ，Ａ)を点描した図であり、(Ｂ)は、訓練画像
セットおよびテスト画像の種々のセットに対応する多数
の標本点（Ｑ，Ａ）上に上重ねされた２次多項式モデル
のグラフ図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に従うＪＰＥＧ準拠の
固定圧縮比率符号化システムのブロック図である。
固定圧縮比率符号化システムのブロック図である。
【図４】図３のＪＰＥＧ準拠の固定圧縮比率符号化シス
テムに対応する処理ステップの流れ図である。
テムに対応する処理ステップの流れ図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に従うＪＰＥＧ準拠固
定圧縮比率符号化システム４００のブロック図である。
定圧縮比率符号化システム４００のブロック図である。
【図６】図５のＪＰＥＧ準拠固定圧縮比率符号化システ
ムに対応する処理ステップの流れ図である。
ムに対応する処理ステップの流れ図である。
【図７】本発明の実施形態のテスト画像について達成さ
れた画像当たりの圧縮比率を示すグラフ図である。
れた画像当たりの圧縮比率を示すグラフ図である。
３０８、４１０ オリジナル画像 ３１０、４１９ 第１回パス ３１２、４１４ ＤＣＴプロセス ３１４、４１６ 量子化プロセス ４１８ ＶＬＣプロセス ３１６、４１０ 活動性基準値計算プロセス ３１５、４２４ 第１回目パスで圧縮された画像 ３１８ 新たなＱ因子計算プロセス ３２０ 第２回パス ３３０ 最終圧縮画像
Claims (1)
- 【請求項１】あらかじめ定められた固定サイズのバッフ
ァに記憶できるように電子画像のピクセルのブロックを
該画像の圧縮されたデジタル表現に変換する画像圧縮方
法であって、 特定の画像捕捉装置について、テスト画像に関する活動
性基準値およびＱ因子の間の関係を定義する数学モデル
を作成するステップと、 上記ピクセル・ブロックを一組の変換係数に直交変換す
るステップと、 あらかじめ定められた固定量子化テーブルおよびあらか
じめ定められた初期Ｑ因子を使用して、直交変換された
変換係数を量子化して量子化された変換係数を生成する
ステップと、 量子化された変換係数を使用して、活動性基準値を計算
するステップと、 テスト画像に関して活動性基準値および初期Ｑ因子の間
の関係を定義する数学モデルを使用して、推定Ｑ因子を
決定するステップと、 初期Ｑ因子および推定Ｑ因子を使用して量子化された変
換係数の値を調節するステップと、 調節された量子化変換係数を表す信号を符号化するステ
ップと、 を含む画像圧縮方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/521,789 US5677689A (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Fixed rate JPEG compliant still image compression |
| US521,789 | 1995-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09130802A true JPH09130802A (ja) | 1997-05-16 |
| JP4128238B2 JP4128238B2 (ja) | 2008-07-30 |
Family
ID=24078166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21698796A Expired - Fee Related JP4128238B2 (ja) | 1995-08-31 | 1996-08-19 | 画像圧縮方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5677689A (ja) |
| EP (1) | EP0762775B1 (ja) |
| JP (1) | JP4128238B2 (ja) |
| DE (1) | DE69620963T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006279578A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Nec Corp | 画像データ圧縮装置及び方法並びにプログラム |
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