JP3016805B2 - 画像データ圧縮方式 - Google Patents
画像データ圧縮方式Info
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- JP3016805B2 JP3016805B2 JP2007143A JP714390A JP3016805B2 JP 3016805 B2 JP3016805 B2 JP 3016805B2 JP 2007143 A JP2007143 A JP 2007143A JP 714390 A JP714390 A JP 714390A JP 3016805 B2 JP3016805 B2 JP 3016805B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静止画像データを圧縮して伝送または記録
する際の画像データ圧縮方式に関する。
する際の画像データ圧縮方式に関する。
自然画符号化方式の標準化を図るために“Beseline S
ystem"や“Extended System"等の各種国際標準化方式が
提案されている。
ystem"や“Extended System"等の各種国際標準化方式が
提案されている。
第４図は国際標準化方式のうちの“Beseline System"
の処理手順を示す概略図である。このシステムは一枚の
入力画像を１ブロック８×８画素の複数ブロックに分割
し、各ブロック毎に離散コサイン変換（DCT:Discrete C
osine Transform）を行い（処理P1）、得られるDCT係数
を８×８個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値に
より除算することで量子化を行う（処理P2）。第５図お
よび第６図は輝度信号用および色差信号の量子化マトリ
クスの例である。
の処理手順を示す概略図である。このシステムは一枚の
入力画像を１ブロック８×８画素の複数ブロックに分割
し、各ブロック毎に離散コサイン変換（DCT:Discrete C
osine Transform）を行い（処理P1）、得られるDCT係数
を８×８個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値に
より除算することで量子化を行う（処理P2）。第５図お
よび第６図は輝度信号用および色差信号の量子化マトリ
クスの例である。
量子化されたDCT係数の直流（DC）成分は前のブロッ
クで量子化されたDC成分と差分が取られ、その差分のビ
ット数がハフマン符号化される。交流（AC）成分はブロ
ック内でジグザグスキャンされて一次元の数列に変換さ
れたのち、有効係数のビット数と連続する零（無効係
数）の個数とで２次元ハフマン符号化が行われる（処理
P3およびP4）。第７図はジグザグスキャンの順序の例を
示すテーブルである。
クで量子化されたDC成分と差分が取られ、その差分のビ
ット数がハフマン符号化される。交流（AC）成分はブロ
ック内でジグザグスキャンされて一次元の数列に変換さ
れたのち、有効係数のビット数と連続する零（無効係
数）の個数とで２次元ハフマン符号化が行われる（処理
P3およびP4）。第７図はジグザグスキャンの順序の例を
示すテーブルである。
なお、処理P2における量子化のときに、量子化マトリ
クスの各閾値に対してある係数（スケールファクタ）を
乗算したのちDCT係数の除算を行う。このスケールファ
クタによって圧縮画像の画質および圧縮率が調整され
る。
クスの各閾値に対してある係数（スケールファクタ）を
乗算したのちDCT係数の除算を行う。このスケールファ
クタによって圧縮画像の画質および圧縮率が調整され
る。
こうして圧縮されたデータは、処理P1〜P4とは逆の処
理によって伸張される。すなわち、処理P5におけるハフ
マン復号化、処理P6におけるDC成分およびAC成分の復号
化、処理P7における逆量子化および処理P8における逆DC
T（IDCT）である。
理によって伸張される。すなわち、処理P5におけるハフ
マン復号化、処理P6におけるDC成分およびAC成分の復号
化、処理P7における逆量子化および処理P8における逆DC
T（IDCT）である。
前述の処理手順において、処理P2における量子化の際
に、量子化マトリクスの各閾値に対してスケールファク
タを乗算することにより圧縮画像の画質および圧縮率を
調整している。このスケールファクタによる乗算処理
は、量子化マトリクスの各閾値をビットシフトすること
によって行っている。従って、各閾値は２倍,4倍,8倍，
…と2p倍で変化するか、1/2倍,1/4倍,1/8倍，…と1/2p
倍で変化する。このため、変化幅が大きくなり圧縮率の
微調整が行えないという不都合がある。
に、量子化マトリクスの各閾値に対してスケールファク
タを乗算することにより圧縮画像の画質および圧縮率を
調整している。このスケールファクタによる乗算処理
は、量子化マトリクスの各閾値をビットシフトすること
によって行っている。従って、各閾値は２倍,4倍,8倍，
…と2p倍で変化するか、1/2倍,1/4倍,1/8倍，…と1/2p
倍で変化する。このため、変化幅が大きくなり圧縮率の
微調整が行えないという不都合がある。
この発明は前述した従来の画像処理方式と互換性があ
り、より細かな圧縮率の調整が可能な画像データ圧縮方
式を提供することを目的とする。
り、より細かな圧縮率の調整が可能な画像データ圧縮方
式を提供することを目的とする。
この発明による画像データ圧縮方式は、一枚のディジ
タル画像を、１ブロックｎ×ｎ画素からなる複数のブロ
ックに分割し、各ブロック毎に離散コサイン変換を行
い、変換して得られるｎ×ｎ個の変換係数にｎ×ｎ個の
閾値からなる量子化マトリクスの各閾値を除算して量子
化を行い、量子化後の変換係数を、直流成分から高周波
成分に向かって一定の順序で一次元の数列に変換し、変
換して得られる数列中の連続する零の個数を符号化する
圧縮方式であって、離散コサイン変換後の変換係数また
は量子化後の変換係数Fij（i,j＝0,1,2,…,n−１）に対
し、特定の値ｋを設定し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」なる条件を満
たす変換係数Fijの値を零とすることにより、連続する
零の個数を変化させて圧縮率の調整を行うようにする。
タル画像を、１ブロックｎ×ｎ画素からなる複数のブロ
ックに分割し、各ブロック毎に離散コサイン変換を行
い、変換して得られるｎ×ｎ個の変換係数にｎ×ｎ個の
閾値からなる量子化マトリクスの各閾値を除算して量子
化を行い、量子化後の変換係数を、直流成分から高周波
成分に向かって一定の順序で一次元の数列に変換し、変
換して得られる数列中の連続する零の個数を符号化する
圧縮方式であって、離散コサイン変換後の変換係数また
は量子化後の変換係数Fij（i,j＝0,1,2,…,n−１）に対
し、特定の値ｋを設定し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」なる条件を満
たす変換係数Fijの値を零とすることにより、連続する
零の個数を変化させて圧縮率の調整を行うようにする。
この発明による画像データ圧縮方式は、離散コサイン
変換や量子化などの処理によって画像データを圧縮する
際に、離散コサイン変換して得られる２次元マトリクス
の変換係数Fijに対し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」なる関係を満た
す変換係数Fijを零とし、その後に行われる２次元係数F
ijの一次元数列化による連続する零の個数を変化させる
ようにしている。
変換や量子化などの処理によって画像データを圧縮する
際に、離散コサイン変換して得られる２次元マトリクス
の変換係数Fijに対し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」なる関係を満た
す変換係数Fijを零とし、その後に行われる２次元係数F
ijの一次元数列化による連続する零の個数を変化させる
ようにしている。
値ｋを変化させることによって、数列中の連続する零
の個数が変化するので、その後に行われる連続する零の
個数の符号化によって圧縮率の調整が行われる。
の個数が変化するので、その後に行われる連続する零の
個数の符号化によって圧縮率の調整が行われる。
この圧縮方式によれば、従来のスケールファクタによ
る圧縮率調整方式に比べ、より細かな圧縮率の調整を行
うことが出来る。
る圧縮率調整方式に比べ、より細かな圧縮率の調整を行
うことが出来る。
第１図はこの発明による画像データ圧縮方式の処理手
順の一実施例を示す概略図で、第４図と同一部分には同
一符号を付して説明する。
順の一実施例を示す概略図で、第４図と同一部分には同
一符号を付して説明する。
まず、入力画像は水平方向にｎドット，垂直方向にｎ
ラインのｎ×ｎ画素、例えば８×８画素からなるブロッ
クに分割され、各ブロック毎に離散コサイン変換（DC
T）される（処理P1）。
ラインのｎ×ｎ画素、例えば８×８画素からなるブロッ
クに分割され、各ブロック毎に離散コサイン変換（DC
T）される（処理P1）。
DCTは次式で定義される直交変換の一種であり、変換
係数をＦ（u,v）、１ブロック分の入力画像データをｆ
（i,j）とすると、 となり、得られる変換係数Ｆ（u,v）は１ブロック分の
入力画像データを空間周波数に分割した成分を示してい
る。
係数をＦ（u,v）、１ブロック分の入力画像データをｆ
（i,j）とすると、 となり、得られる変換係数Ｆ（u,v）は１ブロック分の
入力画像データを空間周波数に分割した成分を示してい
る。
この実施例では、ｎ＝８であるので、 となる。
変換係数Ｆ（0,0）は入力画像データｆ（i,j）の64画
素の平均値に比例した値（DC成分）を示し、Ｆ（u,v）
において、u,vが大きくなるにつれて空間周波数の高い
成分（AC成分）を示す。
素の平均値に比例した値（DC成分）を示し、Ｆ（u,v）
において、u,vが大きくなるにつれて空間周波数の高い
成分（AC成分）を示す。
このようにして得られる２次元DCT係数に対し、８×
８個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値にスケー
ルファクタを乗算した値を除算して量子化を行う（処理
P2）。スケールファクタによる乗算処理は、前述したよ
うに量子化マトリクスの各閾値にビットシフトを施すこ
とによって行う。
８個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値にスケー
ルファクタを乗算した値を除算して量子化を行う（処理
P2）。スケールファクタによる乗算処理は、前述したよ
うに量子化マトリクスの各閾値にビットシフトを施すこ
とによって行う。
次に、量子化した変換係数Fij（i,j＝0,1,…,7）に対
し、所定の値ｋを設定し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」となる関係を
有する変換係数Fijを零データとする処理を行う（処理P
9）。
し、所定の値ｋを設定し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」となる関係を
有する変換係数Fijを零データとする処理を行う（処理P
9）。
第２図（ａ）および（ｂ）は、「ｋ＝４」の場合の変
換係数のマトリクスを示す表で、図（ａ）は量子化後の
変換係数のマトリクスを示し、図（ｂ）はFij＝０（４
≦ｉ＋ｊ）なる処理を行った後の変換係数のマトリクス
を示す。
換係数のマトリクスを示す表で、図（ａ）は量子化後の
変換係数のマトリクスを示し、図（ｂ）はFij＝０（４
≦ｉ＋ｊ）なる処理を行った後の変換係数のマトリクス
を示す。
第２図（ｂ）から明らかなように、処理P9におけるF
ij＝０（ｋ≦ｉ＋ｊ）なる処理は、指定された値ｋにつ
いて示される変換係数の対角線と平行する成分およびそ
れ以上の高周波数成分を強制的に零データにする処理
で、一種のローパスフィルタ処理に対応する。
ij＝０（ｋ≦ｉ＋ｊ）なる処理は、指定された値ｋにつ
いて示される変換係数の対角線と平行する成分およびそ
れ以上の高周波数成分を強制的に零データにする処理
で、一種のローパスフィルタ処理に対応する。
次いで、DC成分については前のブロックで量子化され
たDC成分と差分が取られ（処理P3）、差分のビット数が
ハフマン符号化される（処理P4）。AC成分については、
第７図に示す順序でジグザグスキャンが行われ一次元の
数列に変換され、連続する零データの個数を圧縮するラ
ンレングス符号化が行われる（処理P3）。第３図はロー
パスフィルタ処理後の変換係数にジグザグスキャンを施
し、一次元の数列に変換した表である。
たDC成分と差分が取られ（処理P3）、差分のビット数が
ハフマン符号化される（処理P4）。AC成分については、
第７図に示す順序でジグザグスキャンが行われ一次元の
数列に変換され、連続する零データの個数を圧縮するラ
ンレングス符号化が行われる（処理P3）。第３図はロー
パスフィルタ処理後の変換係数にジグザグスキャンを施
し、一次元の数列に変換した表である。
従って、処理P9におけるローパスフィルタ処理は、ジ
グザグスキャンによって得られる連続する零データの個
数を調整するために、所定の条件を有する量子化後の変
換係数を零データとするもので、値ｋを変化させること
によって圧縮後のデータ量を調整する。
グザグスキャンによって得られる連続する零データの個
数を調整するために、所定の条件を有する量子化後の変
換係数を零データとするもので、値ｋを変化させること
によって圧縮後のデータ量を調整する。
次いで、ランレングス符号化した連続する零データの
個数データと有効係数のビット数とで２次元のハフマン
符号化を行い（処理P4）、データ圧縮処理を終了する。
個数データと有効係数のビット数とで２次元のハフマン
符号化を行い（処理P4）、データ圧縮処理を終了する。
ところで、ハフマン符号化はDC成分およびAC成分共に
量子化された係数値そのものを使用せず、その値を表現
するのに必要なビットと数をハフマン符号化する。そし
てハフマン符号とは別にそのビット数の値が付加情報と
して付け加えられる。例えば、量子化された係数が２
（10進数）とした場合、２進数で表現すると“000…01
0"となるが、これを表現するのに必要なビット数２がこ
の値を代表する値としてハフマン符号化され、付加ビッ
トとして２ビットのデータ“10"が付加される。
量子化された係数値そのものを使用せず、その値を表現
するのに必要なビットと数をハフマン符号化する。そし
てハフマン符号とは別にそのビット数の値が付加情報と
して付け加えられる。例えば、量子化された係数が２
（10進数）とした場合、２進数で表現すると“000…01
0"となるが、これを表現するのに必要なビット数２がこ
の値を代表する値としてハフマン符号化され、付加ビッ
トとして２ビットのデータ“10"が付加される。
他方、量子化された係数が負の場合は付加ビットから
１を引いたデータが付加される。例えば、量子化された
係数が−２（10進数）とすると、２進数（２の補数表
示）で表現すると“111…110"となり、下２ビットが付
加ビットとなるが、“10"から「１」を引いた“01"が付
加ビットとして付加される。こうすることにより、量子
化された係数が正のときは付加ビットは１で始まり、負
であれば０で始まることになり、正負の判別が容易に行
える。
１を引いたデータが付加される。例えば、量子化された
係数が−２（10進数）とすると、２進数（２の補数表
示）で表現すると“111…110"となり、下２ビットが付
加ビットとなるが、“10"から「１」を引いた“01"が付
加ビットとして付加される。こうすることにより、量子
化された係数が正のときは付加ビットは１で始まり、負
であれば０で始まることになり、正負の判別が容易に行
える。
圧縮データを伸張するには、従来通りのデータ伸張処
理を行えばよい。すなわち、ハフマン復号化を行い（処
理P5）、その後DC成分に関しては差分復号化を行い、AC
成分についてランレングス復号を行ってジグザグスキャ
ンの順序にデータを並べ替え、１ブロックの変換係数を
得る（処理P6）。次いで、量子化マトリクスの各閾値に
スケールファクタを乗算した値を各変換係数に乗算して
逆量子化を行い（処理P7）、続いて逆離散コサイン変換
（IDCT）を行ったのち画像データを出力する（処理P
8）。データ圧縮時に指定した値ｋは、データ伸張処理
には不要となるので、従来方式による伸張処理が可能と
なる。
理を行えばよい。すなわち、ハフマン復号化を行い（処
理P5）、その後DC成分に関しては差分復号化を行い、AC
成分についてランレングス復号を行ってジグザグスキャ
ンの順序にデータを並べ替え、１ブロックの変換係数を
得る（処理P6）。次いで、量子化マトリクスの各閾値に
スケールファクタを乗算した値を各変換係数に乗算して
逆量子化を行い（処理P7）、続いて逆離散コサイン変換
（IDCT）を行ったのち画像データを出力する（処理P
8）。データ圧縮時に指定した値ｋは、データ伸張処理
には不要となるので、従来方式による伸張処理が可能と
なる。
なお、前述の実施例では、データ圧縮中のローパスフ
ィルタ処理（処理P9）を、量子化後に行うようにした
が、量子化の前に行っても同様の効果を得ることが出来
る。
ィルタ処理（処理P9）を、量子化後に行うようにした
が、量子化の前に行っても同様の効果を得ることが出来
る。
この発明によれば、２次元DCT係数のマトリクスにお
ける所定の対角線上に位置する変換係数およびそれ以上
の高周波成分に対応する変換係数を零にしてデータ量を
調整しているので、従来のスケールファクタによる圧縮
率の調整方法に比べてより細かな調整が可能となり、か
つデータ伸張方式は従来方式との互換性を保つことが出
来る。
ける所定の対角線上に位置する変換係数およびそれ以上
の高周波成分に対応する変換係数を零にしてデータ量を
調整しているので、従来のスケールファクタによる圧縮
率の調整方法に比べてより細かな調整が可能となり、か
つデータ伸張方式は従来方式との互換性を保つことが出
来る。
第１図はこの発明による画像データ圧縮方式の処理手順
を示す図、 第２図はDCT係数のマトリクスを示す表、 第３図はDCT係数のマトリクスを一次元の数列に変換し
た表、 第４図は従来の画像処理方式の処理手順を示す図、 第５図は輝度信号の量子化マトリクスを示す図、 第６図は色差信号の量子化マトリクスを示す図、 第７図はジグザグスキャンのテーブルを示す図である。
を示す図、 第２図はDCT係数のマトリクスを示す表、 第３図はDCT係数のマトリクスを一次元の数列に変換し
た表、 第４図は従来の画像処理方式の処理手順を示す図、 第５図は輝度信号の量子化マトリクスを示す図、 第６図は色差信号の量子化マトリクスを示す図、 第７図はジグザグスキャンのテーブルを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】一枚のディジタル画像を、１ブロックｎ×
ｎ画素からなる複数のブロックに分割し、各ブロック毎
に離散コサイン変換を行い、変換して得られるｎ×ｎ個
の変換係数にｎ×ｎ個の閾値からなる量子化マトリクス
の各閾値を除算して量子化を行い、量子化後の上記変換
係数を、直流成分から高周波成分に向かって一定の順序
で一次元の数列に変換し、変換して得られる数列中の連
続する零の個数を符号化する圧縮方式であって、 上記離散コサイン変換後の変換係数または上記量子化後
の変換係数Fij（i,j＝0,1,2,…,n−１）に対し特定の値
ｋを設定し、「ｋ≦ｉ＋ｊ」なる条件を満たす変換係数
Fijの値を零とすることにより、上記連続する零の個数
を変化させて圧縮率の調整を行うことを特徴とする画像
データ圧縮方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007143A JP3016805B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 画像データ圧縮方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007143A JP3016805B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 画像データ圧縮方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03213061A JPH03213061A (ja) | 1991-09-18 |
| JP3016805B2 true JP3016805B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=11657853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007143A Expired - Fee Related JP3016805B2 (ja) | 1990-01-18 | 1990-01-18 | 画像データ圧縮方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016805B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0711832B2 (ja) * | 1985-12-27 | 1995-02-08 | 日本電信電話株式会社 | 高能率画像符号化装置 |
-
1990
- 1990-01-18 JP JP2007143A patent/JP3016805B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03213061A (ja) | 1991-09-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |