JP2004517527A

JP2004517527A - グラフィック画像符号化

Info

Publication number: JP2004517527A
Application number: JP2002553814A
Authority: JP
Inventors: ティーピーマウル，ジョン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2004-06-10
Also published as: EP1354472A2; WO2002052836A3; GB0031605D0; US20020081038A1; WO2002052836A2

Abstract

画像符号化装置（図４）は、画像を作成するため行及び列に配置された画素（図１及び２）のカラー値を定めるデータを取得するように構成される。この装置は、画像を圧縮するため、好ましくは、ランレングス符号化を用いて、画素カラー値に符号化を適用する。この装置は、行と列のうち記憶容量が少なくなる方向に、順次行又は順次列として画像を符号化する。この装置（図４）は、このように圧縮された画像の復号化装置として再構成される。

Description

【０００１】
本発明は、画像データの符号化方法及び装置に係り、特に、画素カラー値の行及び列の形式でデータを指定するデータを処理する方法及び装置に関する。
【０００２】
多くの家電製品は、美的な表示画面を提示するため、グラフィカル・アセット又は画像の内蔵記憶装置を必要とするグラフィカル・ユーザ・インタフェースを備え始めている。表示素材の必要メモリ量が許容できないオーバーヘッドになるべきではない場合、これらの画像を効率的に記憶することが不可欠である。このような記憶容量の削減を実現するため、画像圧縮が使用される。
【０００３】
ランレングス符号化（ＲＬＥ）は、画像圧縮で広く使用される技術である。よく知られているように、ＲＬＥアルゴリズムは、同一カラーの連続した画素数を判定し、この画素数を画素カラーと共に保存する。この処理は、１行ずつの走査型で行なわれる。行単位で連続的な画素を含む画像は、添付した図１に示されるように、最良の圧縮比を実現する。しかし、図２に示されるように、画像が列単位の形式で順序付けられた連続的な画素を含む場合には問題が生じる。標準的なＲＬＥ行方向符号化アルゴリズムは、この問題を取り扱うことができず、準最適圧縮比が達成される。
【０００４】
Ｈｕａｎｇ外の米国特許第５，７４８，９０４号は、データをプログラム可能なサイズのセグメントに分割するグラフィックデータの圧縮方法及びシステムを開示する。グラフィックデータの各セグメントは、グラフィックデータを複数の符号語として符号化する３通りの異なるアルゴリズムによって圧縮され、符号語の数と各符号語に使用された圧縮方式を示すため、ヘッダが符号化された画像データに付与される。セグメントの圧縮から獲得される総バイト数は、圧縮の成功に関する所定の規準が満たされたどうかを確認するため、予め定められた限界と比較され、圧縮が成功した場合、セグメントが圧縮された旨を示すためフラグがセットされる。
【０００５】
このような方法及び装置は、所与の画像に対し要求された記憶空間を削減させるが、３種類のアルゴリズムを実現するため要求されるプロセッサ能力の増大若しくは強化を犠牲にする。本願出願人は、このような従来のアプローチは、プロセッサ能力に制限が課される装置、たとえば、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、及び、パーソナルコンピュータ／携帯型コンピュータに適当ではないことが分かった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、非常に簡単ではあるが、実現すると有効である、画像データを処理するシステム、具体的には、画像データを符号化し復号化するシステムを提供することである。
【０００７】
本発明の第１の局面によれば、画像を作成するため、行及び列に配置された画素に対応したカラー値を定めるデータを取得するよう構成され、画像圧縮を行うため画素に符号化を適用するよう構成され、要求される記憶容量が少なくなるように画像を順次行又は順次列として符号化するよう構成された画像符号化装置が提供される。行方向符号化方式と列方向符号化方式のいずれかより良好なデータ圧縮を実現するかに関して、比較的に簡単（かつ、プロセッサに対し過度な要求をしない）テストを適用することによって、妥当な程度の処理オーバーヘッドで蓄積データ量を削減する。
【０００８】
このような装置は、画像圧縮を行うため、同一カラー値を有する画素のラン（連なり）に対してランレングス符号化を適用するのに適するように構成される。代替的に、或いは、付加的に、このような装置は、行方向及び列方向にランレングス符号化を適用するよう構成され、得られた圧縮データを記憶するために必要な全データが少なくなる方向に対する符号化データを保存するよう構成される。
【０００９】
この装置は、利用された符号化方向に関する標識、すなわち、行若しくは列に関する標識をデータに収容するよう構成される。このような標識は、一方の設定値が行方向の符号化の利用を示し、他方の設定値が列方向の符号化の利用を示す１ビットフラグでもよい。
【００１０】
また、本発明によれば、行と列に配置された画素の対応するカラー値として指定された画像データを符号化する方法が提供される。この方法は、行方向の順次画像符号化と列方向の順次画像符号化による画像圧縮のうちで、得られた符号化画像を記憶するために必要とするデータビットの少ない方の画像符号化方式を判定する。この方法は、選択に応じて、行方向又は列方向に同一カラー値を有する画素のランに対しランレングス符号化を行う。このような方法は、選択された符号化方向に関する標識を符号化画像データに収容する手順を含む。
【００１１】
本発明の更なる局面によれば、上記の方法に従って符号化された画像を取得した際に、行方向符号化と列方向符号化のどちらの符号化が適用されたかを判定し、画像を再生するため適切な復号化を適用するように構成された復号化装置が提供される。このような復号化装置は、符号化画像を含むデータストリーム中で、適用された符号化方向を確認するためデータフラグ及びこのデータフラグの設定値を識別するように更に構成される。
【００１２】
また、本発明によれば、少なくとも一つの符号化画素画像を定めるデータを保持する着脱式データ担体が提供される。この画像は、行方向方向と列方向方向のうちで必要とするデータビットが少ない方の方向における画素カラー値に関してランレングス符号化されている。
【００１３】
さらに、本発明によれば、行形式方向と列形式方向のうちで必要とするデータビットが少ない方の方向における画素カラー値に関してランレングス符号化された少なくとも一つの符号化画素画像を指定するデータを伝搬するデータ信号が提供される。上記データ信号は、行形式又は列形式のいずれかを示す符号化方向を特定するデータフラグを更に含む。
【００１４】
本発明の符号化方法及び装置を用いることにより、図２の画像に対する画像ファイルサイズ（記憶のため必要とされるデータ量）は、行方向符号化方式ではなく、列方向符号化方式を用いる圧縮によって、図１の画像に対する画像ファイルサイズの程度に削減することが可能である。
【００１５】
更なる特徴及び効果は、例示として添付図面を参照して以下の本発明の好ましい実施例の説明を読むことによって明らかになるであろう。
【００１６】
本発明は、画像を行方向走査形式と列方向走査形式で併せて２回符号化して圧縮比を改良する方法論に基づいている。得られた二つのファイルサイズは比較され、最もよい方（すなわち、所要ビット数が少ない方）のファイルが保存される。水平ＲＬＥ又は垂直ＲＬＥのうちのよい方を選択することにより得られる節約は、水平ＲＬＥを図１及び２のビットマップ画像に適用する場合を考慮して例示されている。図１の画像は、水平ＲＬＥによって１，６０４バイトに圧縮され、一方、水平ＲＬＥを図２の画像に適用すると、圧縮値は５，５４８バイトに達し、図１の画像の場合に得られたバイト数の３倍になる。正しい（或いは、最も効率的な）方向を選択することによって、所要データ記憶容量は著しく節約される。
【００１７】
ランレングス符号化の原理は、図４に概略的に示されている。図３には、各画素にカラー値が与えられた画素の系列が示されている。同図の上側には、（１画素につき１個ずつの）カラー値１０の系列が示され、下側には、そのランの全ての画素に属するカラー値１０が後に続くランレングスを示す値１２により構成されたグループを有する符号化形式が示されている。
【００１８】
画像を圧縮するとき、符号化方向を記録しなければならない。これは、図３に符号１４で示されるように、行方向又は列方向の符号化を示すブーリアンフラグＢＦを用いて巧く実現され、符号化ストリーム中でその後に、画素開始標識１６が続く。伸長（伸長）の際に、ＢＦ方向フラグは、行方向復号化と列方向復号化のどちらが必要であるかを明らかにするため調べられる。
【００１９】
上記の圧縮アプローチを使用すると、オーバーヘッドが生ずる。すなわち、この圧縮アプローチは、二つのパスを必要とし、一方、伸長は、一つのパスだけが必要である。しかしながら、これは問題にはならない。なぜならば、圧縮処理は、典型的に、画像データがＲＯＭに焼かれるとき、或いは、蓄積されるときに編集時に行われるからである。ランタイム時に生じる唯一の僅かなオーバーヘッドは、最低限の復号化方向を決定することである。これは、圧縮比が改良されるという重大な効果を奏する。
【００２０】
図４は、本発明の種々の局面に応じて、画像符号化装置として構成するため適した装置のブロック構成図である。この装置はプロセッサＣＰＵ２０を具備し、このプロセッサＣＰＵ２０は、アドレス及びデータバス２２を介して、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２４及び読出し専用メモリＲＯＭ２６に接続され、更に、適当に構成されたリーダー３０を介してアクセスできるＣＤ−ＲＯＭ２８のようなオフラインデータ用の記憶手段に接続される。ＣＰＵ２０には、バス２２を介して、更に、（キーボード、マウス若しくはジョイスティックのような）多数のユーザ入力装置３２と、（ディスプレイ３６へ表示するための出力画素データの蓄積用の）画像バッファ３４と、インターネットのような別の外部データ源へのインタフェース３８と、が接続される。
【００２１】
この装置を符号化装置として構成するか、或いは、復号化装置として構成するかは、最終的に、ＣＰＵ２０によって実行され、メモリ２４、２６若しくは２８、又は、外部データ源２８若しくは３０のうちのいずれかから取り込まれたソフトウェアに依存し、符号化装置若しくは復号化装置としてのハードウェア構成は問題とされない。符号化装置として、ＣＰＵ２０は、画像を作成するため、行及び列に並べられた画素の各画素値を決めるデータを受け取る。ＣＰＵ２０は、データ源２４、３０、３２若しくは３８からデータを取り出し、符号化画像データを、たとえば、ＲＡＭ２４に記憶させるために必要な記憶量が少ない方の方向に依存して、画素データの順次行又は順次列として、選択的にデータを符号化する。
【００２２】
復号化装置として構成する場合、ＣＰＵ２０は、リーダー３０を介してディスク２８から符号化画素データを読出し、処理のため一時的にＲＡＭ２４に保存すし、その間に、ショートフレームＳＦ１６と、ブーリアンフラグ１４と、ランレングス１２と、カラー値１０のデータフィールドが読み込まれ、ＣＰＵ２０に画像を再生させるため処理される。再生時に、画像画素は、完全なフレームがディスプレイ３６への出力用に組み立てられるまで、バッファ３４に保持される。
【００２３】
図５のフローチャートは、図４のホストシステム、典型的に、ＰＣ又は同等品によって適用される圧縮アルゴリズムの上位概念図である。
【００２４】
フローチャートを順番に参照すると、圧縮されるべき原画像は、ステップ１００でメモリに入れられる。原画像は、次に、行方向と列方向に２回圧縮される。原画像は、行方向圧縮画像１０６を作成するため行方向アルゴリズムを用いて圧縮され（ステップ１０２）、列方向圧縮画像１０８を作成するため列方向アルゴリズムを用いて圧縮される（ステップ１０４）。圧縮方向フラグは、場合に応じて適切にセットされる。得られた圧縮画像はファイルに書き込まれ、ファイルサイズＲ及びＣは、ステップ１１０でＲＡＭに保存される。
【００２５】
次に、二つの値ＲとＣのうちで大きい方が判定される。列方向の圧縮画像ファイルＣの方が大きい場合、原画像は、行方向の圧縮の方に適していることが分かる。その場合、列方向圧縮画像ファイルは削除され（ステップ１１４）、行方向圧縮画像ファイルが残る。列方向Ｃの圧縮画像ファイルの方が小さい場合には、逆の状況が発生し、行方向圧縮画像ファイルは、ステップ１１６で削除される。
【００２６】
図６のフローチャートは、図４に示されるように適切に構成されたホストシステムによって適用される伸長アルゴリズムの上位概念図である。画像の伸長は、たとえば、（ＤＶＤプレーヤーのような）家庭用電化製品で行われる。
【００２７】
フローチャートを順に参照すると、圧縮画像へのハンドル（手掛かり）がステップ１２０でＲＯＭ２６から取り出される。次に、選択ステップ１２２で、圧縮方向が判定され、適切な伸長器（行方向の場合、ステップ１２４、列方向の場合、ステップ１２６）が画像を伸長させるため使用される。
【００２８】
以上の説明から分かるように、本発明は、上記の特定の実施例に制限されることはなく、当業者が想到し得る代替的な構成要素、特徴、及び／又は、機能性は、上記の構成要素、特徴、又は、機能性の代わりとして利用される。尚、本発明の範囲は、請求項に記載された事項によって規定されるが、新規の特徴、又は、上記の特徴の組合せを対象とする更なる請求項が作成されることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
水平方向画素の連続的なカラー値のランが優勢な画素画像の一例の説明図である。
【図２】
垂直方向画素の連続的なカラー値のランが優勢な画素画像の一例の説明図である。
【図３】
ランレングス符号化の原理を概略的に説明する図である。
【図４】
本発明を実施する符号化装置若しくは復号化装置として構成するため適したデータ処理装置のブロック構成図である。
【図５】
本発明を具現化する符号化アルゴリズムのステップを表わすフローチャートである。
【図６】
本発明を具現化する復号化アルゴリズムのステップを表わすフローチャートである。

Claims

画像を作成するため、行及び列に配置された画素に対応したカラー値を定めるデータを取得するよう構成され、
画像圧縮を行うため画素に符号化を適用するよう構成され、
必要な記憶容量が少なくなる方向に応じて、画像を行方向に順番に、又は、列方向に順番に符号化するよう構成されている、
画像符号化装置。
画像圧縮を行うため、同一カラー値を有する画素の連なりに対してランレングス符号化を適用するよう構成されている、請求項１記載の画像符号化装置。
行方向及び列方向にランレングス符号化を適用するよう構成され、
必要な全データが少なくなる方向に関して符号化されたデータを保存するよう構成されている、
請求項２記載の画像符号化装置。
利用された符号化方向が行方向であるか、又は、列方向であるかを示す標識を該データに更に収容するよう構成されている、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の画像符号化装置。
該標識は、一方の設定値が行方向符号化が利用された旨を示し、もう一方の設定値が列方向符号化が利用された旨を示す１ビットフラグである、請求項４記載の記載の画像符号化装置。
行と列に配置された画素の対応するカラー値として指定された画像データを符号化する方法であって、
行方向の順次画像符号化と列方向の順次画像符号化による画像圧縮のうちで、得られた符号化画像を記憶するために必要とするデータビットの少ない方の画像符号化を判定する、
方法。
選択に応じて、行方向又は列方向に同一カラー値を有する画素の連なりに対しランレングス符号化を行う、請求項６記載の方法。
選択された符号化方向に関する標識を符号化画像データに収容する手順を含む、請求項６記載の方法。
請求項６記載の方法に従って符号化された画像を取得したときに、行方向符号化と列方向符号化のどちらの符号化が適用されたかを判定し、画像を再生するため適切な復号化を適用するよう構成されている復号化装置。
符号化画像を含むデータストリーム中で、適用された符号化方向を確認するためデータフラグ及び当該データフラグの設定値を識別するよう更に構成されている請求項９記載の復号化装置。
行方向と列方向のうちで必要とするデータビットが少ない方の方向における画素カラー値に関してランレングス符号化された少なくとも一つの符号化画素画像を定めるデータを保持する着脱式データ担体。
行方向と列方向のうちで必要とするデータビットが少ない方の方向における画素カラー値に関してランレングス符号化された少なくとも一つの符号化画素画像を指定するデータを伝搬するデータ信号。