JP2812773B2 - 画像データ分割符号化方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は，画像データの高能率符号化方式に係わり，
特に不自然な画質劣化を生じずに画像を複数のチャネル
に分割して処理する方式に関するものである。

〔発明の概要〕

画像データの高能率符号化では，画像データに含まれ
る画像特有の冗長性を除去することで圧縮を可能として
おり，一般に輝度変化の緩やかな領域には前記冗長性が
多く，逆に輝度塩化の激しい領域には冗長性が少ない。
つまり，画像データの冗長性は領域により片寄っている
ことが多い。

ところで，最近高精細な画像（つまり画素数の非常に
多い画像）を圧縮する必要性が増えているが，このよう
な場合主にその処理時間がかかり過ぎることから,1画像
を複数のチャネルに分割して並列処理する方法が一般に
用いられている。従来技術では，このチャネルに分割す
るのに領域ごとに単純分割をしていたが，このような単
純分割をすると，上記画像データの性質より，あるチャ
ネルには冗長性が多く含まれたデータが与えられ，他の
チャネルには冗長性がほとんど含まれていないデータが
与えられる，といったような状態が生じる。

従って，高精細な画像を1/Nに圧縮するため，各チャ
ネルに与えられたデータを一様に1/Nに圧縮処理する場
合を考えると，冗長性の多いデータが与えられたチャネ
ルでは，圧縮による画質劣化がほとんどなく，逆に冗長
性の少ないデータが与えられたチャネルでは，著しい画
像劣化が生じることになり，圧縮した高精細画像は画像
の領域によって画質劣化に差がある不自然な画像とな
る。さらに，画質劣化が進む領域は本来高精細画像の特
徴である細かい輝度の変化を現している領域であり，そ
の特徴をチャネルに分割して処理することによって破壊
しやすくなってしまう。

そこで本初では，高能率符号化方式のうち特にブロッ
ク符号化方式による処理においては，その基本処理単位
となるブロックごとに振り分けてもブロック内の画素の
相互関係が保持され，処理結果に支障をきたさないこと
に着目し，高精細画像上の隣接ブロックを異なるチャネ
ルに割り当てることで分割を行い，高精細画像に含まれ
ている冗長性を均等にチャネルに分配することを可能と
するものである。これにより，不自然な画質劣化なくチ
ャネルに分割して処理をすることができ，また高精細な
輝度の変化も最適に保持することができる。

〔従来の技術〕

画像データの高能率符号化では，最近特に高精細な画
像を扱うことが多くなった。例えば，水平方向1280画
素，垂直方向1024画素,30フレーム／秒のComputerGraph
ic画像や，水平方向1920画素，垂直方向1024画素,30フ
レーム／秒のHighDefinitoinTV画像などであるが，これ
らの画像を実際に高能率符号化処理しようとすると，リ
アルタイム処理を意識すれば仮に専用ハードウェアで実
行するにしても処理時間の問題から並列処理が要求され
る。このとき高精細画像を複数のチャネルに分割して並
列処理をすることになるが，従来はこのチャネルへの分
割を領域ごとの単純分割としていた。

以下具体例を説明する。まず，説明の都合上第２図に
示すように対象画像を64画素×64画素の画像とし，符号
化方式は，圧縮率指定が可能な非等長ブロック分割符号
化方式とする。この非等長ブロック分割符号化はブロッ
ク符号化の一種であり，その詳細は特開昭62−252217号
（「データ符号化方式」）公報等に示されている。ここ
ではこの非等長ブロック分割符号化方式における基本処
理ブロック（以下サブブロックと呼ぶ。）を16画素×16
画素とする。非等長ブロック分割符号化では，このサブ
ブロック内は16画素×16画素,8画素×８画素,4画素×４
画素,2画素×２画素の各ブロック（以下この16画素×16
画素〜２画素×２画素のブロックを特に分割ブロックと
呼ぶ。）によって階層的に４分木で表現可能な状態に分
割されることになる。そしてこのブロック分割の基準
は，画素の変化の激しいサブブロック内はより小さなサ
イズの分割ブロックで分割し，画素の変化の緩やかなサ
ブブロック内はより大きなサイズの分割ブロックで分割
するというものである。そして，それらの分割ブロック
内の画素の変化を例えば（式１）に示す双線形関数で近
似する。

ｅ（i,j）＝Aij＋Bi＋Cj＋Ｄ ………（式１） ｛ここでi,jは分割ブロック内の位置を示し,e（i,j）は
分割ブロック内の（i,j）の画素に対する双線形関数に
よる近似値,A,B,C,Dが前記近似値を与える双線関数の係
数。｝ 従って，分割ブロック内の画素は上記A,B,C,Dに変換
されるが，このA,B,C,Dを表現するのに必要なデータ数
は，ここでは固定であるとする。つまり,1分割ブロック
に与えられる符号データ量を一定とするので，圧縮率
（I/N）と画像内に生じる分割ブロックの数とは比例関
数になる。

以上の設定の上で，第２図の対象画像を1/Nに圧縮す
る場合を考える。まずはじめに，画像をチャネルに分け
ずに，そのまま処理した理想的な場合を示す。（実際
は，処理時間の問題等により，チャネルに分割して並列
処理をしなければならない。）ここで，対象画像におい
て1/Nに圧縮することは，対象画像内を40個の分割ブロ
ックで分割することと等しいとする。第３図に40個の分
割ブロックで上記指針に従い分割した結果を示すが，画
像内に存在するエッジ部分はすべてより小さなサイズの
分割ブロック（８画素×８画素のブロック）で分割可能
であり，その輝度の変化を忠実に表現しようとしてい
る。

次に，第２図の対象画像を64画素×32画素のデータを
処理できる２つのチャネル1,チャネル２に単純分割し
て，各々を1/Nに圧縮する実際の場合を述べる。上記に
従い各チャネルでは各々20個の分割ブロックで分割す
る。処理した結果を第４図に示す。チャネル１のほう
は，冗長性が多いため，画像内にあるエッジ部分がすべ
て小さなサイズの分割ブロック（８画素×８画素のブロ
ック）で分割可能であるが，チャネル２のほうは冗長性
が少ないため画像内のエッジ部分でも大きなサイズの分
割ブロック（16画素×16画素のブロック）で分割されて
しまう個所が生じている。つまりエッジ部分のように輝
度の変化の激しい部分が，緩やかな近似しかできない大
きなサイズの分割ブロックで分割されるということは，
画質劣化が生じていることになる。これは，チャネルへ
の分割において元の画像に含まれている冗長な部分が片
寄って分配されたためであり，第４図の画像は，第３図
に比べ画像の領域によって画質劣化に差が生じ，さら
に，本来高精細画像の特徴である高精細な輝度の変化の
ある部分で画質劣化進んでしまうという欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来技術には，圧縮した画像の領域によって画
質劣化に差が生じ，さらに，本来重要視すべき高精細な
輝度変化の部分で劣化が進むという欠点がある。本発明
はこれらの欠点を解決するため，元の画像に含まれてい
る冗長性を均等にチャネルに分配することで，チャネル
へ分割して処理しても領域による画質劣化の差を生じる
ことなく，高精細な輝度変化の部分を最適に保持可能と
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の全体構成を示すブロック図である。
図において入力画像データ１は，基本処理ブロック分割
部２に入力され，その出力であるデータ３はブロック並
列処理部４に入力される。ブロック並列処理部４からは
並列処理の必要数に応じてデータ5,データ７が出力され
る。前記データ5,データ７は符号化処理部6,符号化処理
部８にそれぞれ入力される。符号化処理部6,符号化処理
部８の出力は符号データ９となり，図示していないが通
常は例えば，デジタルVTRによる記録・再生が行なわれ
た後，複合化処理部10,複合化処理部12にそれぞれ入力
される。複合化処理部10,複合化処理部12の出力はそれ
ぞれデータ11,データ13になりブロック直列処理部14に
入力される。ブロック直列処理部14の出力であるデータ
15は画像データ並び変換部16に入力され出力画像データ
17になる。

〔作用〕

本発明の動作について以下に述べる。まず入力画像デ
ータ１は，基本処理ブロック分割部２に入力され，基本
処理ブロック単位のデータに並べ直され，データ３とな
る。このデータ３は次のブロック並列処理部４によって
並列に動作する符号化処理部6,8にデータ５または,7と
して入力される。つまりデータ5,7がチャネルへの入力
データに相当するわけであるが，このときブロック並列
処理部４ではデータ３の隣接する基本処理ブロックが異
なるチャネルに振り分けられるようにデータ5,7とす
る。これによりチャネル入力データであるデータ5,7に
は，入力画像データ１の全領域が一様に与えられること
になり，入力画像データ１に含まれる冗長性が領域上で
片寄っていても，データ5,7には均等に冗長性が分配さ
れることになる。第５図に隣接する基本処理ブロックを
２つのチャネル（チャネル1,チャネル２）に振り分ける
１例を示す。斜線の基本処理ブロックがチャネル１に振
り分けられることを示しており，元の画像の全領域に配
置されていることがわかる。

上記のように与えられたデータ5,7は，符号化処理部
6,8で1/Nに圧縮され符号データ９となる。次に，この符
号データ９は複合化処理部10,12に入力され復号されて
データ11,13となる。ここでは，チャネルに分割された
状態であるから，ブロック直列処理部14によって，ブロ
ック並列処理部４の逆の処理をして１つの画像にまと
め，データ15とする。さらに基本処理ブロック単位の並
びを画像データ並び変換部16で変換し，出力画像データ
17とする。

このように，隣接する基本処理ブロックが異なるチャ
ネルに振り分けられるように分割をすることで，元の画
像に含まれる冗長性を均等にチャネルに分配することが
でき，従って，不自然な画質劣化を生じることなく，高
精細な輝度変化を最適に保持して処理することができ
る。

なお，以上の説明では２つに並列化する場合を主に述
べたが,2つ以上でも隣接基本処理ブロックが異なるチャ
ネルに振り分けられるように分割することで同様の効果
が得られる。

〔実施例〕

以下，この発明の１実施例を第６図により説明する。
第６図の入力画像データ18は,16ラインメモリ19に入力
されその出力データ20はスイッチ21に入力される。スイ
ッチ21の出力であるデータ22,23は符号化処理部24,25に
入力される。符号化処理部24,25の出力は，符号データ2
6となる。符号データ26は復号化処理部27,28に入力さ
れ，その出力はデータ29,30となる。そして，データ29,
30はスイッチ31に入力され，その出力であるデータ32は
16ラインメモリ33に入力され，その出力が出力画像デー
タ34となる。

以下，この動作について説明する。まず説明の都合
上，従来技術の具体例に従い第２図の画像を入力画像デ
ータ18とし，符号化方式も同様に圧縮率指定が可能な非
等長ブロック分割符号化方式とし，かつ，サブブロック
も16画素×16画素とする。そして，第２図の画像を２つ
のチャネルに分割して，それぞれを1/N（20個の分割ブ
ロック）に処理するものとする。

まず，走査線順のデータ並びとなっている入力画像デ
ータ18を16ラインメモリ19に書き込み，次に16ラインメ
モリ19から16画素×16画素のサブブロック単位に読み出
すことで，サブブロック順の並びであるデータ20を得
る。このデータ20は，スイッチ21に入力され，サブブロ
ックごとにデータ22とデータ23に分割される。このデー
タ22,23がチャネル1,2の入力データに対応するわけであ
るが，この分割を隣接サブブロックが異なるチャネルに
振り分けられるように行なう。その例として，市松模様
にデータ22,23に分割した場合を第７図に示す。これよ
り，第２図の画像上で右上にかたよっていた冗長性が，
データ22,23に均等に配分出来たことが分かる。

この様に分割されたデータ22,23は，符号化処理部24,
25によって並列に1/N（20分割ブロック）に処理され，
第８図のような分割状態になる。そして,1/Nの符号デー
タ26が出来る。この符号データ26を，図示していない
が，通常は例えばデジタルVTRにより記録・再生された
後，復号処理部27,28で復号し，データ29,30として，こ
れをスイッチ31でチャネル分割状態からもとに戻してデ
ータ32とし，次いで16ラインメモリ33でサブブロック順
のデータ並びから走査線順のデータ並びに戻し，出力画
像データ34とする。

上記第８図のチャネルへ分割された状態を元に戻すと
第９図になる。この第９図は，従来例で述べたチャネル
に分割しないで処理した理想的な場合の第３図と同じに
なり，従来技術による第４図と比べると明らかなよう
に，本実施例により画像内に存在する全てのエッジ部分
を小さいサイズのブロック（８画素×８画素）で分割可
能とすることができ，不自然な画質劣化なく小画像に分
割して1/Nに圧縮処理をすることができる。

以上実施例では２つのチャネルに分割する例を述べた
が，特に２つに制限されるものではない。

また，本実施例では並列処理のためのチャネル分割を
基本として述べたが，分割する理由が並列処理のためで
なくても良いことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば，特に処理回路などを増加することな
く，チャネルへの分割手順を工夫するだけで，従来生じ
ていた不自然な画質劣化がなく，高精細な輝度変化の部
分を最適に保持して,1/Nに高能率符号化することが可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成図，第２図は従来技術の説明に用
いた入力画像とサブブロックの示す図，第３図は第２図
の入力画像をチャネルに分割しないで処理した理想のブ
ロック分割状態を示す図，第４図は従来技術により２つ
のチャネルに分割して処理したブロック分割状態を示す
図，第５図は本発明によるチャネルへの分割の１例を示
す図，第６図は本発明の１実施例を示す図，第７図は本
発明の実施例によるチャネルへの分割を示す図，第８図
は第７図のチャネル入力データを各々処理した場合のブ
ロック分割状態を示す図，第９図は第８図のチャネル分
割を元に戻した状態を示す図である。 1:入力画像データ,2:基本処理ブロック分割部,3:2の出
力データ,4:ブロック並列処理部,5,7:並列処理の必要数
に応じて出力されるデータ,6,8:符号化処理部,9:6,8の
出力符号データ,17:出力画像データ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像データを複数のチャネルに分割し
   て、各チャネルごとにブロック符号化するデータ圧縮方
   法において、上記入力画像データの各チャネルへの分割
   を前記ブロック符号化における基本処理ブロック単位で
   行ない、かつ隣接する基本処理ブロックのデータを異な
   るチャネルに振り分け、当該各チャネルでそれぞれ所定
   の圧縮率になるようにブロック符号化を行なうことを特
   徴とする画像データ分割符号化方法。
2. 【請求項２】入力画像データを複数のチャネルに分割
   し、各チャネル毎にブロック符号化するデータ圧縮装置
   において、上記入力画像データを前記ブロック符号化に
   おける基本処理ブロック単位に分割する分割手段と、当
   該分割手段の出力を隣接する基本処理ブロックのデータ
   が異なるチャネルに振り分けられるよう上記複数のチャ
   ネルに分割する手段と、当該各チャネルに振り分けられ
   たデータを当該各チャネルでそれぞれ所定の圧縮率にな
   るようブロック符号化する手段を有することを特徴とす
   る画像データ分割符号化装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の画像データ分割符号化装
   置において、上記ブロック符号化として、圧縮率の指定
   可能な非等長ブロック分割符号化を用いることを特徴と
   する画像データ分割符号化装置。