JPH02222394A - 画像信号圧縮符号化装置 - Google Patents

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】 皮血豆１ 本発明は画像信号圧縮符号化装置に関し、特に、カラー
画像信号を効率的に圧縮符号化する画像信号圧縮符号化
装置に関する６ １旦且ｌ 電子スチルカメラにより搬影された画像データのような
ディジタル画像データをメモリに記憶する場合には、デ
ータ量を減らしてメモリの記憶容量を少なくするため、
各種の圧縮符号化が行われている。特に２次元直交変換
符号化は、大きな圧縮率で符号化を行うことができ、か
つ符号化に伴う画像歪も抑圧できることから、広く用い
られている。

このような２次元直交変換符号化においては。

画像データは所定の数のブロックに分割され、それぞれ
のブロック内の画像データが２次元直交変換される。直
交変換された画像データ、すなわち変換係数は、所定の
閾値と比較され、閾値以下の部分の切り捨て（係数切り
捨て）が行われる。これにより閾値以下の変換係数は、
その後、０のデータとして処理される１次に係数切り捨
てが行われた変換係数は、所定の量子化ステップ値、す
なわち正規化係数により除算され、ステップ幅による量
子化、すなわち正規化が行われる。これにより、変換係
数の値、すなわち振幅のダイナミックレンジを抑圧する
ことができる。その後、２次元ハフマン符号化等の符号
化が行われ、圧縮されたデータが得られる。

カラー画像信号に対してこのような２次元直交変換符号
化を行う場合には、カラー画像信号を構成する輝度信号
Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙをそれぞれ２次元直
交変換し、正規化係数により正規化する。その場合に、
処理される輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙ
のデータ量の比率は、通常、Ｙ　：Ｒ−Ｙ　：Ｂ−Ｙ　
＝４　＋　２　：　２とされている。すなわち、輝度信
号と、トＹとＢ−Ｙの双方からなる色差信号との比率は
ｌ：１である。したがって、直交変換符号化により得ら
れた輝度信号と色差信号とのデータ量の比率もｌ：ｌと
なる。

従来は、このように輝度信号および色度信号を同じ圧縮
率で圧縮符号化していたため、これらの信号の特性を考
慮した効率的なデータの圧縮を行うことができなかった
。すなわち、例えば圧縮後のデータ量が制限されている
場合には、データ量を少なくすることによってこれに応
じて画質が低下するという問題があった。

−ｍ 本発明はこのような従来技術の問題点を解消し、２次元
直交変換後の正規化において、輝度信号、または色度信
号に応じた正規化係数を用い、カラー画像信号を効率的
に直交変換符号化する画像信号圧縮符号化装置を提供す
ることを目的とする。

及」Ｊυ乱示 本発明によれば、１つの画面を構成するカラー画像デー
タを、ｔｉ度倍信号データよび色度信号データについて
それぞれ２次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮符号
化装置は、画像データを２次元直交変換する直交変換手
段と、直交変換手段により直交変換されたデータを正規
化する正規化手段と、正規化手段により正規化されたデ
ータを符号化する符号化手段と、輝度信号データおよび
色度信号データについて正規化係数を設定する正規化係
数設定手段とを有し、正規化係数設定手段は、ｔ１１信
号データについて使用される正規化係数を色度信号デー
タについて使用される正規化係数よりも小さい値に設定
し、正規化手段は、正規化係数設定手段により設定され
た正規化係数を用いて正規化を行うことにより、色度信
号データを輝度信号データよりも大きな圧縮率で圧縮す
るものである。

裏１」［工反朋 次に添付図面を参照して本発明による画像信号圧縮符号
化装置の実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例が示されている。

本装置は入力端子ｌＯを有し、入力端子ｌＯの３つの端
子からは、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ。

Ｂ−Ｙが順次入力される。輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ
−Ｙ、　Ｂ−Ｙは５例えばイメージセンサにより撮像さ
れたスチル画像の映像信号を５色分離およびマトリック
ス化して作成される。また、輝度信号Ｙおよび色差信号
Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙは図示しないブロック化部により、ｌ
フレーム分のスチル画像データが複数のブロックに分割
されてブロックごとに第３図に示すような画素データが
入力される。

入力端子ＩＯから人力される輝度信号Ｙｊ１５よび色差
信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙは、スイッチ１２へ送られる。ス
イッチ１２は制御部４０からの制御信号に応じて切り換
えられ、入力端子１０から入力される輝度信号Ｙ１色差
信号Ｒ−ＹまたはＢ−Ｙのいずれかを２次元直交変換部
１４に出力する。

２次元直交変換部Ｉ４は、順次人力される輝度信号Ｙお
よび色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙのブロックごとの画像デ
ータを２次元直交変換する。２次元直交変換としでは、
ディスクリートコサイン変換、アダマール変換等の周知
の直交変換が用いられる。

２次元直交変換部！４において２次元直交変換されたブ
ロックごとの画像データは縦横に配列され、左上の部分
に低次のデータが配列され、右下の方向に向かうにつれ
て高次のデータとなる。２次元直交変換部１４の出力は
正規化部１６に送られる。

正規化部１６は、２次元直交変換部１４において２次元
直交変換された画像データ、すなわち変換係数に対して
係数切り捨てを行った後、正規化を行う、係数切り捨て
は、直交変換された変換係数を所定の閾値と比較し、閾
値以下の部分を切り捨てるものである。正規化は、係数
切り捨てを行われた変換係数を所定の量子化ステップ値
、すなわち正規化係数により除算し、正規化係数による
量子化を行うものである。

正規化部１６にはスイッチ４４を介して重みテーブル４
６．４８！３よび５０が接続されている。スイッチ４４
は、制御部４０からの制御信号に応じて切り換えられ、
重みテーブル４６．４８または５０のいずれかを選択し
てそのデータを正規化部１６へ入力させる０重みテーブ
ル４６．４８および５０は、それぞれ輝度信号Ｙ１色差
信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの正規化に使用される正規化係
数のデータのテーブルである。これらの重みテーブルは
第４図に示すように、ブロックを構成する画素数と同数
のデータからなっている。変換係数は低域の成分がデー
タとして重要であり、高域の成分は重要性が低いから、
第４図に示すような重みテーブルは、低域成分のデータ
を重視し、高域成分のデータを切り捨てるように、デー
タが割り当てられている。

重みテーブル４６は輝度信号Ｙ用のテーブルデータであ
り、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ用の重みテーブル４８
および５０よりも小さなデータにより構成されている。

したがって、ｍ度信号Ｙの画像データは色差信号Ｒ−Ｙ
およびＢ−Ｙの画像データよりも小さな値のテーブルデ
ータで除算されるため、正規化後の輝度信号Ｙのデータ
は色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙのデータよりも大きくな
る。これにより、輝度信号Ｙは色差信号Ｒ−ＹおよびＢ
−Ｙよりも小さな圧縮率で直交変換符号化される。いい
かえると、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは輝度信号Ｙよ
りも大きく圧縮符号化される９重みテーブル４６と重み
テーブル４８および５０との重みの比は、例えば符号化
され出力される輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙおよび１１
−Ｙ　（７１合計の比が３＝１となるように、すなわち
、色差信号Ｒ−ＹまたはＢ−Ｙはそれぞれ輝度信号Ｙの
６分の１となるように、設定するのが好ましい。

正規化部１６はスイッチ４４により選択され送られる重
みテーブル４６．４８または５０のデータを用いて正規
化を行う、すなわち、輝度信号Ｙ１色差信号Ｒ−Ｙおよ
びＢ−Ｙのブロックごとの画像データを重みテーブル４
６．４８または５０からのデータによって除算する。１
１１信号Ｙには重みテーブル４６からのデータ、色差信
号Ｒ−Ｙには重みテーブル４８からのデータ、色差信号
Ｂ−Ｙには重みテーブル５０からのデータがそれぞれ使
用され、正規化が行われる。

なお、前記テーブルデータＴによって変換係数を除算し
、正規化を行う場合に、あらかじめ１／Ｔを求め、この
値を変換係数に乗算するようにすれば、除算器を少なく
することができるため、装置の規模を小さくすることが
できる。

正規化された変換係数は第３図に示す画素データと同様
にブロック状に配列され、第５図に示されるように低域
成分から順にジグザグ状にスキャンされて出力される。

正規化部１６の出力は、２次元ハフマン符号化部２８に
出力される。２次元ハフマン符号化部２８は、前記のよ
うにジグザグ状にスキャンされて入力される正規化され
た変換係数において零が連続することが多いため、零の
値のデータの連続する量すなわち零のラン長を検出し、
零のラン長および非零の振幅を求め、これを２次元ハフ
マン符号化する。２次元ハフマン符号化部２８からの出
力は出力端子３２へ出力される。出力端子３２へ送られ
たデータは、図示しない伝送路へ伝送され、または磁気
ディスク等の記録媒体に記録される。

制御部４０は本装置の各機能部を制御する制御部であり
、特に入力端子ＩＯから順次入力される輝度信号Ｙ、色
差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを２次元直交変換部１４へ入
力させるため、スイッチ１２の切り換えを制御する。ま
た、正規化部に人力された輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ
およびＢ−Ｙに応じて重みテーブル４６．４８または５
０からのデータを正規化部１６へ送るため、スイッチ４
４の切り換えを制御する６本装置によれば、入力端子ｌ
Ｏからまず輝度信号Ｙのデータが入力されるようにスイ
ッチ１２が切り換えられ、重みテーブル４６からのテー
ブルデータが正規化部１６に入力されるようにスイッチ
４４が切り換えられる。これによって、輝度信号Ｙのデ
ータが入力端子ｌＯからスイッチ１２を通して２次元直
交変換部１４に入力され、直交変換され、正規化部１６
に送られる。正規化部１６には重みテーブル４６から輝
度信号γ用の正規化係数データが入力され、これにより
正規化が行われる６正規化された輝度信号Ｙのデータは
２次元ハフマン符号化部２Ｂで符号化され、出力端子３
２へ出力される。

次に、入力端子１０から色差信号Ｒ−Ｙのデータが入力
されるようにスイッチ１２が切り換えられ、重みテーブ
ル４８からのテーブルデータが正規化部１６に入力され
るようにスイッチ４４が切り換えられる。これによって
、色差信号Ｒ−Ｙのデータが入力端子１０からスイッチ
１２を通して２次元直交変換部Ｉ４に入力され、直交変
換され、正規化部１６に送られる。正規化部１６には重
みテーブル４８から色差イ８号Ｒ−Ｙ用の正規化係数デ
ータが入力され、これにより正規化が行われる。正規化
された色差信号Ｒ−Ｙのデータは２次元ハフマン符号化
部２８で符号化され、出力端子３２へ出力される。

同様に色差信号Ｂ−Ｙのデータが入力端子ＩＯから入力
され、色差信号Ｂ−Ｙ用の重みチルプル５０のデータに
よって正規化され、出力端子３２へ出力される。

上記のように輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙ
についてそれぞれ異なる重みテーブルを使用して正規化
を行う６色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの正規化に使用さ
れる重みテーブル４８および５０は、輝度信号Ｙの正規
化に使用される重みチルプル４６に比較して大きな値に
設定されている。したがって１色差信号Ｒ−ＹおよびＢ
−Ｙの正規化においては輝度信号Ｙの正規化に比較して
データの圧縮率が太き（なり、例えば出力端子３２に出
力される符号化後の色差信号トＹおよびＢ−Ｙのデータ
の合計は■度信号Ｙのデータの３分の１となる。

再生画像においては、色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙは輝
度信号に比較して画質に対する影響が少ない。したがっ
て上記のように色差信号ドＹおよびＢ−Ｙの圧縮率を大
きくしても、画像はそれほど劣化しない。このように本
装置によれば、比較的良好な画質を保ちつつ、画像デー
タの圧縮率を大きくすることができる。

第２図には本発明による画像信号圧縮符号化装置の他の
実施例が示されている。

この装置においては、入力端子１０がら人力される輝度
信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、　［１−Ｙのブロックご
との画像データはアクティビティ算出部２ｏにも送られ
る。アクティビティ算出部２ｏは、輝度信号Ｙおよび色
差信号Ｒ−Ｙ、　［１−Ｙのブロックごとのアクティビ
ティを算出し、ブロックごとの合計値を算出することに
よって画像全体の総アクティビティを、輝度信号Ｙおよ
び色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ−Ｙごとに算出する。アクティ
ビティ算出部２０からの出力は制御部４０に送られる。

テーブル５２．５４．５６は第１図の装置と同様に、そ
れぞれ輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ　、　Ｂ−Ｙ用の正
規化係数のデータが格納されている。テーブル５２、５
４．５６にはそれぞれ重み設定部５８．６０．６２が接
続されている１重み設定部５８．６０．６２はそれぞれ
テーブル５２．５４．５６のデータＴに乗算する重みデ
ータを出力する。制御部４０はアクティビティ算出部２
０から送られる輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、　Ｂ
−Ｙのアクティビティの値に応じて、重み設定部５８．
６０．６２に重みを指示する信号を出力する６重み設定
部５８．６０．６２は制御部４０からの信号に応じて重
みを設定する。アクティビティの値に応じた重みの設定
は１例えば第６Ａ図および第６Ｂ図に示されるような関
係によって正規化係数の重みを設定する。重み設定部５
８．６０．６２により設定された重みは、それぞれテー
ブル５２．５４．５６へ出力される。テーブル５２．５
４．５６において１重み設定部５８．６０．６２から送
られた重みがテーブルデータに乗算され、スイッチ４４
に送られる。スイッチ４４は第１図の装置と同様に、制
御部４０がらの制御信号によって切り換えられ、ｍ度信
号Ｙ、色差信号Ｒ−ＹまたはＢ−Ｙが正規化部１６に送
られた時に、これに応じてテーブル５２．５４、または
５６のデータを正規化部１６へ出力させる。

また、この装置においては、２次元ハフマン符号化部か
らの出力はマルチプレクサ６４に送られる。一方、重み
設定部５８．６０．６２の出力もまた、順次マルチプレ
クサ６４へ出力される。マルチプレクサ６４は、２次元
ハフマン符号化部２８からの入力および重み設定部５８
．６０．６２がらの入力を選択し、出力端子３２へ出力
させる。これにより圧縮符号化された画像データと正規
化のための重みのデータが出力端子３２へ送られる。

この装置のその他の動作は第１図の装置と同様であるの
で説明を省略する。

本装置によれば、第１図の装置と同様に、輝度信号Ｙ、
色差信号トＹまたはＢ−Ｙが正規化部１６に入力される
とこれに応じてテーブル５２．５４または５６が選択さ
れ、正規化が行われる。したがって色差信号Ｒ−Ｙおよ
びＢ−Ｙの正規化においては輝度信号Ｙの正規化に比較
してデータの圧縮率が大きくなり、出力される符号化デ
ータも色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙの圧縮率が大きくな
るから、比較的良好な画質を保ちつつ、圧縮率を大きく
することができる。

しかも、輝度信号Ｙ１色差信号Ｒ−ＹまたはＢ−Ｙのそ
れぞれのアクティビティに応じて、重み設定部５８．６
０．６２により正規化係数の重みを設定しているから、
各信号の周波数成分に応じて適切な圧縮符号化を行うこ
とができる。

また、正規化のための各信号についての重みのデータも
符号化された画像データとともに出力されるから、再生
装置においてはこの正規化係数を用いて復号を行うこと
ができる。

肱−１ 本発明によれば、圧縮符号化装置は、直交変換後の正規
化において輝度信号についての正規化係数を色度信号に
ついての正規化係数よりも小さく設定し、色度信号デー
タを輝度信号データよりも大きな圧縮率で圧縮する。し
たがって、輝度信号データを小さな圧縮率で、色度信号
データを大きな圧縮率で圧縮符号化するから、画像デー
タの圧縮率を大きくシ、シかも比較的良好な画質とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例を示すブロック図、 第２図は、本発明による画像信号圧縮符号化装置の他の
実施例を示すブロック図、 第３図は、ブロックを構成する画素データの例を示す図
、 第４図は１重みテーブルデータの例を示す図。 第５図は、ランレングスおよび非零の振幅の符号化を行
う順序を示す図、 第６Ａ図および第６Ｂ図は、アクティビティの合計値を
正規化係数の重みに変換するルックアップテーブルの例
を示す図である。 口　の、　の− １４、、、、２次元直交変換部 １６、　、　、　、正規化部 ２０、　、　、　、アクティビティ算出部４６．４８．
５Ｇ、重みテーブル ５２、５４．５６．テーブル ５８．６０．６２８重み設定部 ６４、　、　、　、マルチプレクサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つの画面を構成するカラー画像データを、輝度信
   号データおよび色度信号データについてそれぞれ２次元
   直交変換符号化を行う画像信号圧縮符号化装置において
   、該装置は、 前記画像データを２次元直交変換する直交変換手段と、 該直交変換手段により直交変換されたデータを正規化す
   る正規化手段と、 該正規化手段により正規化されたデータを符号化する符
   号化手段と、 前記輝度信号データおよび色度信号データについて正規
   化係数を設定する正規化係数設定手段とを有し、 前記正規化係数設定手段は、前記輝度信号データについ
   て使用される正規化係数を前記色度信号データについて
   使用される正規化係数よりも小さい値に設定し、 前記正規化手段は、前記正規化係数設定手段により設定
   された正規化係数を用いて正規化を行うことにより、前
   記色度信号データを前記輝度信号データよりも大きな圧
   縮率で圧縮することを特徴とする画像信号圧縮符号化装
   置。 ２、請求項１に記載の装置において、 該装置はさらに、前記輝度信号データおよび色度信号デ
   ータのアクティビティを算出するアクティビティ算出手
   段を有し、 前記正規化係数設定手段は、前記アクティビティ算出手
   段により得られた、前記輝度信号データおよび色度信号
   データのアクティビティに応じて、前記輝度信号データ
   および色度信号データについて正規化係数を設定するこ
   とを特徴とする画像信号圧縮符号化装置。 ３、請求項１または２に記載の装置において、前記正規
   化係数設定手段は、前記アクティビティに応じて係数を
   設定する手段と、前記輝度信号データおよび色度信号に
   ついて重みテーブルを選択する手段とを有し、前記設定
   された係数と選択された重みテーブルとを乗算した値を
   前記正規化係数として設定することを特徴とする画像信
   号圧縮符号化装置。