JPH01141481A

JPH01141481A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH01141481A
Application number: JP62300781A
Authority: JP
Inventors: Mika Fukuda; 美香福田; Takumi Hasebe; 巧長谷部; Norio Aoki; 青木　則夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-11-27
Filing date: 1987-11-27
Publication date: 1989-06-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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を圧縮し、通信、ファイルシステム
等に利用する高能率画像符号化のための画像処理装置に
関するものである。

従来の技術変換符号化、特に直交変換を用いた方式は画像の冗長性
を大幅に減少させる、高能率な符号化方式として知られ
ている。また、この方式の演算量を減らすために各種の
高速演算法が、考え出されている０例えば、画像信号の
符号化には、コサイン変換が用いられることが多いが、
この変換方式にも演算を実数演算だけで効率的に行うチ
ェノ等による高速アルゴリズムが考案されている。

従来の画像符号化装置としては、例えば、第９図、第１
０図に示すものがある（特開昭６１−１３５２８５号公
報）、記録、あるいは送信側では、第９図の画像メモリ
９１に格納されている画像データを、ブロックデータ読
み出し器９２によってブロック単位に読み出す。読み出
したデータを２次元ディスクリートコサイン変換器９３
を通すことによって作られた変換係数は、量子化及び符
号化器９４で、均一量子化、符号化され圧縮データとな
り記憶、あるいは伝送される。再生、あるいは受信側で
は、第１０図の復号化及び逆量子化器１０１で、圧縮デ
ータを復号及び逆量子化し、変換係数を求める。この変
換係数を２次元逆デイスクリートコサイン変換器１０２
で再生画像データに変換する。

しかしながら、上記した従来の方法では、２次元逆デイ
スクリートコサイン変換器を２次元ディスクリートコサ
イン変換器と同じ構成で実現しているため画像の一部を
、おおまかに再現したい場合でも、得られた変換係数を
全て使用し、全ての演算を行うことによって、再生画素
を得なければならず、画像の再生に時間がかかるという
問題があった。

この問題について、第１１図、第１２図を参照しながら
説明する。ここでは簡単のため、変換として一次元１６
次のディスクリートコサイン変換（以下ＤＣＴと呼ぶ）
を用いたときの、チェノ（Ｗ、　Ｈ，Ｃｈｅｎ、　Ｖ、
　Ｓ、　Ｐａｔｅｎｔ４．３８５．３６３．　Ｍａｙ２
４．１９８３）による高速ＤＣＴの方式を用いる。第１
１図は、ＤＣＴの信号流れ線図である。ＸＯ〜Ｘ１５は
一次元の入力画像信号で、ＦＯ〜Ｆ１５は、図中の実線
部分を演算することによって実現されるＤＣＴをＸＯ〜
Ｘ１５に施して、得られる変換係数である。変換係数Ｆ
Ｏ〜Ｆ１５は、画一データの周波数特性に対応しており
、番号の小さい方から低周波成分に対応している。

実際は、この変換係数を符号化したデータを伝送、記録
する。第１２図は、−次元１６次の逆デイスクリートコ
サイン変換（以下ＩＤＣＴと呼ぶ）の信号流れ線図であ
る。ｆＯ〜ｆ１５符号化データから復号した変換係数、
ｘＯ〜ｘ１５は図中の実線部分を演算することによって
実現されるＩ　ＤＣＴを、ｆＯ〜ｆ１５に施して再現さ
れた、−次元の出力画像信号である。ここで、Ｃ１＝ｃ
ｏｓ　（π／ｉ）、５ｉ＝ｓｉｎ（π／　ｉ　）である
。また、第１１図、第１２図に示されている計算は、二
次元の入力信号の際の任意の一行に対して適用した場合
を示している。

発明が解決しようとする問題点従来のＩＤＣＴの場合、おおまかな画像、例えば画像全
体の概略を知るために低周波成分のみを得たい場合でも
全ての変換係数（ｆＯ〜ｆ１５）を使って、全ての演算
を行い、全周波数成分を含んだ再生画素を得なければな
らないので、無駄な演算時間が必要になる。また、検索
処理等に用いる索引画像表示のために画像の概略を必要
とする場合は、別途、概略画像を作成し記憶しなければ
ならず余分なメモリが必要になるという問題があった。

本発明は、上記従来例に基づき、上記した従来の逆変換
器から不必要な演算を省略した逆変換器を使用すること
によって、画像の概略を再現する場合の演算時間を減少
させ、変換係数の一部を用いて画像の概略を高速に得る
ことができ、また画像の周波数成分に対応する変換係数
を、低周波成分から任意個数ずつ使って画像データを繰
り返し再生することによって階層的に画像を再現する方
式を提案するものである。

問題点を解決するための手段本発明は、少なくとも一つ以上の変換係数を選択する手
段と、前記変換係数から原画像の予め指定した少なくと
も一つ以上の画素群を必要な演算のみを行って、再生す
る逆変換手段を有し、前記変換係数選択手段と前記逆変
換手段を用いて画素再生を行なう、画像データ変換復号
化の装置であって、それぞれ異なる変換係数に対して画
素再生を繰り返し行い、先に再生した画素再生結果に加
算する手段から、構成されている。

作用本発明は前記した構成により、逆変換の際不必要な演算
を省略することにより効率的な任意周波数画像の再生、
周波数領域での階層的な画像データ再生が、可能になる
。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

一般的に画像は、低周波領域にエネルギーが集中し、高
周波領域のエネルギーは小さいという、周波数特性を持
っており、高周波領域の変換係数は、はとんど零になる
。この様な特性から、特に高画質を要求されない場合は
、エネルギーの小さい高周波領域の変換係数を逆変換に
使用しなくても画質的に問題はない。たとえば、画像の
概略を再生したい場合、全ての変換係数から画像を再生
するのではなく、エネルギーの大きい低周波領域の変換
係数のみで、画像を再生する方法が考えられる。

第１図、第２図および第３図は、本発明の一実施例にお
ける信号流れ線図である。ここでは、変換符号化として
１６次の１次元ＤＣＴを取り上げる。第１図、第２図お
よび第３図においてｆＯ〜ｆ１５は、画像データを１次
元に分割し、ＤＣＴを施して得られた変換係数で、この
変換係数ｆＯ〜ｆ１５は、画像データの周波数特性に対
応しており、番号の小さい方から低周波成分に対応して
いる。同図においてＣ１＝ｃｏｓ　（π／ｉ）、５ｉ＝
ｓｉｎ（π／ｉ）である。

本発明の一例としてエネルギーの大きい低周波領域に対
応する変換係数群から順番に、画像再生する方式につい
て説明する。具体的には、第１段階としてｆＯ〜ｆ３の
変換係数のみを使って、−次元ＩＤＣＴを施しデータの
再生を行い、それを画像データとして表示する。第２段
階としてｆ４〜ｆ７の変換係数を使って得たデータと、
第１段階で得たデータを加算する。その加算結果は、ｆ
Ｏ〜ｆ７の変換係数を使って、ＩＤＣＴを施して得られ
た結果であり、それを画像データとして表示する。

第１図は、画像データ再生の、第１段階信号流れ線図で
ある。ｘＯ〜ｘ１５は、変換係数ｆＯ〜ｆ３に１次元Ｉ
ＤＣＴを施して得られた再生画像データであり、このデ
ータを、第１段階再生画像とする。

ただし、この−次元ＩＤＣＴは、信号線図からも解るよ
うに必要な演算のみを行なって、画像データを再生して
いる０画像を再生する場合、第８図の方式で信号線図会
ての演算を行うと３２回の乗算と、７２回の加算が必要
であるが、第１図の信号線図の実線部分のみの演算を行
うと、約１／２程度の演算回数である２０回の乗算と４
０回の加算で必要な画像を再生できる。

第２図は、画像データ再生の、第２段階信号流れ線図で
ある。ａＯ〜ａ１５は、変換係数ｆ４〜ｆ７に１次元Ｉ
ＤＣＴを施して得られた再生データである。この再生デ
ータと、第１段階の再生データを、加算した結果を第２
段階再生画像とする。

第３図は、画像データ再生の、信号流れ線図である。ｘ
Ｏ〜ｘ１５は、変換係数ｆＯ〜ｆ７に１次元ＩＤＣＴを
施して得られた再生画像データである。

つまり、上記、第２段階再生画は、第３図で求めた再生
画と同じ周波数成分を持つ画像である。このように、第
１段階、第２段階と分けることによって演算量は、かえ
って多くなり、（具体的には、分けた場合は、乗算４０
回、加算９６回になり、分けなかった場合は、乗算２４
回、加算５６回である。）この方式で最終段階まで、段
階別に再生を行なった場合は、乗算８０回、加算２０８
回となり、第１２図で示される従来の方式（乗算３２回
、加算７２回〉に比べ、約２〜３倍の演算が必要になる
。しかし、本方式を利用する場合、利用者は、初め再生
画像としては、完全な画像ではないが、大まかな画像か
ら徐々に細かい画像を表現していくので、早い時期に画
像を認識することができ、また、普通第１段階で画像の
認識は、可能であり、そのためには、さきに述べたよう
に約１／２の演算で良い。

また、変換係数の選択を任意個数で行なうことによって
、より適応的な再生が可能になる０例えば、画像ファイ
ルシステムに適応した場合、検索の際、第１段階で、変
換係数ｆＯ〜ｆ３を使ってＩＤＣＴを施し画像の概略を
再生し、それが、希望しない画像であった場合は、次の
画像を検索し、希望する画像であった場合は、第２段階
としてｆ４〜ｆ１５を使って完全な画像を再生すること
も考えられる。ここで、３枚目の検索画像が、希望する
画像であった場合、従来の方式では、９６回の乗算と２
１６回の加算が必要であるが、本方式では、８８回の乗
算と２０４回の加算で希望画像を完全に再生できる。こ
の演算回数の差は、検索画像枚数が多くなるほど、大き
くなる。

第４図は、上記説明を２次元平面に拡張した図である。

ここでは、変換符号化として８次×８次の２次元ＤＣＴ
を取り上げる。ｆ　００．　ｆ　０１．　ｆ　０２．　
・・・、ｆｉｊ、・・・、ｆ７６、ｆ７７（０≦ｉ、ｊ
≦７．ｉ、ｊは整数）は、画像データを２次元に分割し
、ＤＣＴを施して得られた変換係数で、この変換係数ｆ
ｏＯ・・・ｆｉｊ・・・ｆ７７（０≦ｉ、ｊ≦７．　ｉ
、ｊは整数）は、画像データの周波数特性に対応してお
り、ｉ、ｊの小さい方から低周波成分に対応している。

第５図は、階層的な画像再生について示した図である。

ここで、エネルギーの大きい、低周波領域に対応する変
換係数群から順番に、画像再生する方式について説明す
る。まず、第１段階再生として、第４図のｆｏＯ、ｆ　
０１．・・、ｆｉｊ、・・、ｆ３２．ｆ３３（０≦ｉ、
ｊ≦３．　ｉ、ｊは整数）を使って、必要な演算のみを
行ないＩＤＣＴを施す、その結果、第５図の第１段階（
ａ）に示すような画像データ、ｘ　００．　ｘ　０１．
　ｘ　０２．　・−、ｘ　ｉｊ、・・・、ｘ７６、ｘ７
７（０≦ｉ、ｊ≦７．　ｉ、ｊは整数）を得る。

つまり、この再生画は、原画の低周波部分のみを再生し
てあり、画像の概略を知ることができる。

次に、第４図の変換係数ｆ　０４．　ｆ　０５．・・、
　ｆ　ｉｊ、・・、ｆ３６、ｆ３７（０≦ｉ≦３．４≦
ｊ≦７．　ｉ、Ｊは整数）とｆ４０、　ｆ　４１．・・
、ｆｉｊ、・・、ｆ７６、ｆ７７（４≦ｉ≦７．０≦ｊ
≦７゜ｉ、ｊは整数）を使って、必要な演算のみを行い
ＩＤＣＴを施す、その結果、第５図（ｂ）に示す、ａｏ
ｏ、　ａ　０１．　ａ　０２．・・・、ａｉｊ、・・・
、ａ７６、ａ７７（０≦ｉ、ｊ≦７、　ｉ、ｊは整数）
を得る。この演算結果、ａｏｏ、ａ。

１、・・、ａｉＪ、・・、ａ７６、ａ７７（０≦ｉ、Ｊ
≦７．　ｉ、ｊは整数〉と、第１段階再生データの、各
々を加算する（具体的には、ＸＯＯ＝　ａｏｏ　＋　ｘ
ｏｏ　、　ＸＯＩ　＝ａｏ１　＋ｘ０１　　・・・・）
ことによって、第５図第２段階（ｃ）に示す第２段階画
像データ、Ｘ　００．　Ｘ　０１．・・、Ｘｉｊ。

・・、Ｘ７６、Ｘ７７（０≦ｉ、ｊ≦７．　ｉ、ｊは整
数）を得、全画像を再生することができる。

第６図は、本実施例の概略ブロック図を示したものであ
る。画像データを分割し、ＤＣＴを施して得られた変換
係数６１は、係数選択器６２によって任意側の係数を選
択する。選択された係数は、逆変換器６３（この逆変換
器は、図１で説明したように予め指定した変換係数を用
いて画素の再生値を得るのに必要な演算のみを行う）に
よってＩＤＣＴが施され、その結果と、それより１段階
前までにデータメモリ６４に蓄えられたデータとを加算
器６６で加算し、再生画像データとして表示する。ここ
で、第１段階再生時には、それ以前にデータメモリに蓄
えられたデータはないので、逆変換器によってＩＤＣＴ
が施された結果が、そのままデータメモリに蓄えられ、
再生画像データとなり表示される。第２段階再生時以降
は、逆変換器によってＩＤＣＴが施された結果と、デー
タメモリに蓄えである一段階前の結果を加算してデータ
メモリに蓄え、再生画像データとして表示する。

最後に、画像の一部、例えば間引き画像を階層的に再生
表示する方法について説明する。ここでは、変換符号化
として１６次の１次元ＤＣＴを取り上げる。第７図、第
８図は、画像の一部、例えばｘ　Ｏ，ｘ　４．　ｘ　８
．　ｘ　１２を再生する場合の信号流れ線図で、ｆＯ〜
ｆ１５は、画像データを一次元に分割しＤＣＴを施して
得られた変換係数で、ｘＯ〜ｘ１５は、変換係数ｆＯ〜
ｆ１５に１次元ＩＤＣＴを施して得られた再生画像デー
タである。第１段階として第７図の実線で示すように、
変換係数ｆ　Ｏ，ｆ　１．　ｆ　２．　ｆ３から、必要
な演算のみを行なってｘＯ，ｘ４．ｘ８．ｘ１２を再生
し、表示する。第２段階として第８図に示すように、変
換係数ｆ　４．　ｆ　５．　ｆ　６．　ｆ　７から、必
要な演算のみを行なってａｏ、ａ４．ａ８．ａ１２を再
生し、第１段階で得られた再生画像データに加算して、
表示する。残りの変換係数についても同様に演算するこ
とによって全ての周波数成分を含むｘＯ，ｘ４、ｘ８．
ｘ１２を再生することができるが、必要な画質を得た段
階で再生を中止することも可能である。

また、各段階で指定画素以外の画素も必要になった場合
、例えばｘＯ，ｘ４．ｘ８．ｘ１２の画素に加えＸ２、
　ｘ　６．　ｘ　１０．　ｘ　１４の画素も再生したい
場合は、ｘ２、　ｘ　６．　ｘ　１０．　ｘ　１４のみ
を再生し、先に再生した画素（ｘ　Ｏ，ｘ　４．　ｘ　
８．　ｘ　１２）と合成すればよい。

本実施例においては、変換符号化としてＤＣＴを取り上
げたが、アダマール変換やフーリエ変換にも同様に適用
できる。

発明の詳細な説明したように、本発明の画像処理装置は、画像を再
生する際、選択された変換係数から、再生に必要な演算
のみを行うことによって短い時間で画像の概略を再生で
き、また、画像の任官の周波数に対応する変換係数を用
いての画像再生を繰り返し行い、周波数領域に階層的に
原画像を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図および第３図は本発明の一実施例の画像
処理装置における信号流れ線図、第４図および第５図は
同装置における２次元ＩＤＣＴの階層的再生方法の説明
図、第６図は同装置におけるブロック図、第７図および
第８図は部分画像を階層的に再生する際の信号流れ線図
、第９図は従来例の画像処理装置の記録、あるいは送信
側でのブロック構成図、第１０図は同装置の再生、ある
いは受信側でのブロック構成図、第１１図は同装置にお
けるＤＣＴ信号流れ線図、第１２図は同装置におけるＩ
ＤＣＴ信号流れ線図である。６１・・・・変換係数、６２・・・・係数選択器、６３
・・・・逆変換器、６４・・・・データメモリ、６５・
・・・再生画像データ、６６・・・・加算器、９１・・
・・画像メモリ、９２・・・・ブロック読みだし器、９
３・・・・２次元ディスクリートコサイン変換器、９４
・・・・量子化、符号化器、１０１・・・・復号化、逆
量子化器、１０２・・・・２次元逆デイスクリートコサ
イン変換器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像データの復号化において少なくとも一つ以上
の変換係数を選択する手段と、前記変換係数から原画像
の予め指定した少なくとも一つ以上の画素群を必要な演
算のみを行つて、再生する逆変換手段とを有し、前記変
換係数選択手段と前記逆変換手段を用いて、それぞれ異
なる変換係数に対して画素再生を繰り返し行い、先に再
生した画素再生結果に加算することによって、階層的に
画像再生することを特徴とする画像処理装置。
（２）変換符号化にディスクリートコサイン変換を用い
ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の画像
処理装置。