JPH02311085A - 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】 支板立夏 本発明は画像信号圧縮符号化装置に関し、特に、圧縮符
号化された画像のデータ量を一定とする画像信号圧縮符
号化装置に関する。

１１弦Ｉ 電子スチルカメラにより撮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（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０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。

この閾値との比較と正規化の処理は、同時に行われるこ
とが多い。すなわち、変換係数を所定の正規化係数にて
正規化して、その結果を整数化すると、正規化係数より
低い値をもつ変換係数はＯとなる。

正規化された変換係数はその後、八ツマン符号化され、
メモリに記憶される。

このような２次元直交変換符号化において、上記の正規
化係数を一定の値として正規化を行い符号化した場合に
は、画像データによって符号化されたデータ量が異なり
、メモリへの記録に不便であった。

そこで、各画像に高域周波数成分が含まれる程度、いわ
ゆるアクティビティを算出し、これに基づいて各画像に
ついての正規化係数を設定し、これにより正規化を行う
ことが考えられる。このように正規化係数を設定するこ
とによって各画像のデータ量を一定とすることができる
。

ところで、このように１つの画像全体に割り当てる符号
化データのビット数を一定とした場合に、この画像を構
成する各ブロックのアクティビティが異なるため、ブロ
ックごとにそのアクティビティに応じて割り当てるビッ
ト数を変化させることが望ましい。

このようにブロックごとに割り当てるビット数を変化さ
せる場合には、各ブロックごとに符号化されたデータを
蓄積する出力バッファはブロックごとに割り当てられる
可能性のある最大のビット数の容量、例えば５にｂｉｔ
程度の容量を必要とする。したがって大きな容量の出力
バッファを必要とし、装置が大型化する欠点があった。

■−−的 本発明はこのような従来技術の問題点を解消し、符号化
されたブロックごとのデータを蓄積する出力バッファの
容量を小さくすることのでき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、 立ＪＪ月ｌ示 本発明によれば、１つの画面を構成するディジタル画像
データを複数のブロックに分割して各ブロックの画像デ
ータについて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、複数のブロックに分割されたデジタル画
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符号化する符号化
手段と、分割されたブロックごとの画像データのアクテ
ィビティを算出するブロックアクティビティ算出手段と
、プロ・ンクアクティビティ算出手段により算出された
ブロックごとのアクティビティに基づきブロックごとに
配分される符号化データ量を算出する符号化データ量配
分手段と、符号化デー少量配分手段からの出力に応じて
符号化手段から出力されるブロックごとの符号化データ
量を制限する符号化出力制御手段とを有し、符号化デー
タ量配分手段は、ブロックごとのアクティビティに基づ
き配分された符号化データ量の上限値を所定の値に制限
して符号化出力制御手段に出力し、符号化出力制御手段
は上限値により制限された符号化データ量に応じて符号
化手段から出力されるブロックごとの符号化データ量を
制限するものである。

実ＪＵ性！」１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。

本装置はメモリコントローラＩＯを有する。メモリコン
トローラＩＯにはメモリ６０が接続され、例えば電子ス
チルカメラにより撮像された１フレ一ム分のスチル画像
データをメモリ６０から読み出す。

メモリコントローラＩＯからの出力はブロック化部１２
に入力される。ブロック化部１２はフレームバッファに
より構成され、メモリコントローラｌＯから入力され、
ブロック化部１２に記憶された画像データは複数のブロ
ックに分割されてブロックごとに読み出され、２次元直
交変換部１４に送られる。２次元直交変換部１４はブロ
ックごとの画像データを２次元直交変換する。２次元直
交変換としては、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１４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。直流成分のデータは左上部に配
置される。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αにより除算し、正規化係数αに
よる量子化を行うものである。正規化係数αは、後述す
るように、ブロックごとのアクティビティを合計した値
に基づき、ルックアップテーブルから求められる。

ブロック化部１２から出力されるブロックごとの画像デ
ータは、ブロックアクティビティ算出部２０にも送られ
る。ブロックアクティビティ算出部２０は、ブロックご
とのアクティビティ、すなわちそのブロックに高域周波
数成分の画像データが含まれている程度を算出する。ブ
ロックのアクティビティは、ブロックを構成する各画素
データとこれらの画素データの平均値、との差の絶対値
を加算することによって求められる。

ブロックアクティビティ算出部２０から出力されるブロ
ックごとのアクティビティは、総アクティビティ算出部
２６および符号化部２８のビット配分算出部４０へ出力
される。

総アクティビティ算出部２６はブロックアクティビティ
算出部２０から送られるブロックごとのアクティビティ
を加算し、アクティビティの合計値を算出する。総アク
ティビティ算出部２６はアクティビティの合計値を正規
化係数設定部２２ｉ５よびビット配分算出部４０へ出力
する。

正規化係数設定部２２は総アクティビティ算出部２６か
ら入力されるアクティビティの合計値に応じて正規化係
数を設定する。正規化係数の設定は例えば図示しない記
゛重部に記憶されたルックアップテーブルを用いて１例
えば第３Ａ図および第３Ｂ図に示すような変換により行
われる。第３Ａ図に示す変換によれば、アクティビティ
の合計値に比例して正規化係数が変化する。第３Ｂ図に
示す変換は、アクティビティの合計値の増加に対して正
規化係数の増加が少ないものであり、高精度の符号化を
行うことができる。正規化係数設定部２２はこのように
設定した正規化係数を正規化部１６へ出力する。

正規化部１６は正規化係数設定部２２から送られる正規
化係数を用いて正規化を行う、すなわち、ブロックごと
の画像データを正規化係数によって除算する。正規化に
用いられる正規化係数は、上記のようにブロックごとの
アクティビティを合計した値に基づいて設定されるから
、画像全体、すなわちすべてのブロックについて共通で
ある。

なお、この正規化は、係数切り捨てを行われた変換係数
を選択された１つの正規化係数の値αによって除算する
ことに変えて、第４図に示すような重みテーブルＴに格
納されたデータと正規化係数αとを合わせて用いてもよ
い。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Ｔは、低域の成分に小さな値を、高域の成分
に大きな値を割り当てており、このテーブルＴのデータ
に前記の正規化係数αを乗算して得た値α・Ｔにより、
前記の係数切り捨てを行われた変換係数を除算すること
によって正規化を行うようにしてもよい。

正規化された変換係数は第２図に示す画素データと同様
にブロック状に配列され、その交流成分が第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、符号化部２８のＡＣ符号化部３２に入力される。

ＡＣ符号化部３２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の交流成分を
符号化する。変換係数の交流成分は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。　ＡＣ符号化部３２か
らの出力は固定長化部３６へ送られる。

一方、ブロック化部１２から出力されるブロックごとの
画像データの直流成分は、符号化部２８のＤＣ符号化部
３０へ送られ、ＤＣ符号化部３０において、ハフマン符
号化される。　ＤＣ符号化部３ｏがら出力されるＤＣ符
号化データは出力バッファ３８へ送られる。

ビット配分算出部４０は、ブロックアクティビティ算出
部２０から送られるブロックごとのアクティビティと、
総アクティビティ算出部２６から送られるアクティビテ
ィの合計値を用いて、各ブロックに配分される符号化ビ
ットを算出する。各ブロックに配分される符号化ビ・ン
トとは、ブロックごとに２次元ハフマン符号化され、低
域成分から出力されるデータをどこまでで打ち切るか、
すなわち符号化されたデータを何ビットまで出力するか
を規定するビット数である。

各ブロックに配分される符号化ビットｂｉＪＢ１は１次
の式で与えられる。

ｂｉｔ−旧＝　（ｆａｃｔ−ｂ／ａｃｔｊ）　ｘ　ｂｉ
ｔ［ｆｌａｇｌ　　ｌ＋　（Ｃａｒｒｙ　０ｖｅｒ）　
−（１１上式において、ｂｉｔ［ｆｌａｇｌは画像全体
の総ビット数を表し、符号化において複数のブロックに
より構成される画像全体に割り当てられるビット数であ
る。すなわち、ブロックごとの２次元ハフマン符号化さ
れたデータが低域成分から順に出力されたときに、所定
のビット数でデータの出力を打ち切った場合に、画像全
体として何ビットを割り当てるかを表すビット数である
。このビット数により圧縮符号化され出力されるデータ
の量が定められる。

ａｃｊｂは各ブロックごとのアクティビティである。ａ
ｃｔｊは総アクティビティを表し、ブロックのアクティ
ビティの合計値である。したがって、上式の（（ａｃｔ
−ｂ／ａｃｔ−ｔｌ　ｘ　ｂｉｔ　［ｆｌａｇｌ　）は
、画像全体に割り当てられるビット数を、ブロックのア
クティビティの合計値に対する各ブロックごとのアクテ
ィビティの比によって配分するものである。

（Ｃａｒｒｙ　０ｖｅｒ）は、前ブロックからの繰り越
しビットを表し、後述するように、配分される符号化ビ
ットｂｉｔ−Ｂｌを求めようとしているプロ・ンクの１
つ前のブロックから繰り越されたビット、すなわち１つ
前のブロックに割り当てられたにもかかわらず、使用さ
れなかったビット数である。

ビット配分算出部４０から出力される。各ブロックに配
分される符号化ビットｂｉｔ−旧は、リミッタ３４へ送
られる。リミッタ３４は、ビット配分算出部４０かも送
られた各ブロックに配分される符号化ビットｂｉｊＢｌ
を次の式のように所定の大きさに制限した符号化ビット
ｂｉｔ−８２を出力する。

ｂｉｔ−ロ２＝　　１１ｍ１ｔｆｂｉｊＢｌｌ　　−ｉ
２１例えば符号化ビットｂｉＪＢｌの最大値は５　ｋｂ
ｉｔであるが、　リミッタ３４により、最大値をＩ　ｋ
ｂｉｔに制限し、符号化ビットｂｉｔ−８１がｌ　ｋｂ
ｉｔを越える場合には、リミッタ３４はＩ　ｋｂｉｔを
出力する。

リミッタ３４からの出力は固定長化部３６へ送られる。

固定長化部３６は、　ＡＣ符号化部３２から送られたＡ
Ｃ符号化データが、リミッタ３４から送られた符号化ビ
ットｂｉｔ、［１２を越えないように出力を制限する。

したがって、　ＡＣ符号化データは符号化ビットｈｉｊ
Ｂ２の範囲内で出力バッファ３８へ出力される。

固定長化部３６はまた。前記の各ブロックに配分される
符号化ビットｂｉｔ−旧と、実際に出力バッファ３８へ
送られたＡＣ符号化データのビット数しｏｔａｌ−ｂｌ
ｏｃｋ−ｂｉｔｓとの差を繰り越しビット（Ｃａｒｒｙ
　０ｖｅｒ）として次の式により求め、ビ・ント配分算
出部４０へ送る。

Ｃａｒｒｙ　０ｖｅｒ＝　　（ｂｉｊＢｌ）−（ｔｏｔ
ａｌ−ｂｌｏｃｋ−ｂｉｔｓ）、　・・・（３） この繰り越しビット（Ｃａｒｒｙ　０ｖｅｒ）は、前述
のように、式ｆｉ＋　による各ブロックに配分される符
号化ビットｂｉＪＢＩの算出に用いられる。

出力バッファ３８には固定長化部３６によってビット数
を制限されたＡＣ符号化データが入力される。

出力バッファ３８には一定の符号長のＤＣ符号化データ
および、ビット数を制限されたＡＣ符号化データが蓄積
され、これらのデータはコネクタを通してメモリカード
５０に記録される。

なお、記録媒体としてはメモリカード５０の他、磁気デ
ィスク、光ディスク等の記録媒体を用いてもよい。

本実施例によれば、総アクティビティに対するブロック
ごとのアクティビティの比を基にして各ブロックのＡＣ
成分データの符号化出力に配分する符号化ビットを定め
ている。したがって、複数のブロックからなる画像全体
に割り当てるビット数を一定とし、各ブロックに割り当
てるＡＣ符号化出力のビット数をそのブロックのアクテ
ィビティに応じて配分しているから、各ブロックのＡＣ
符号化出力データはブロックのアクティビティに応じて
有効なデータ１とすることができる。すなわち高域周波
数成分が多く含まれるブロックはアクティビティが大き
いため多くのビットを割り当て、低域周波数成分が多く
含まれるブロックはアクティビティが小さいため少ない
ビットを割り当てて。

それぞれのブロックに応じたＡＣ符号化データを出力さ
せることができる。

しかも、上記のように割り当てられたビット数を所定の
最大値によってリミットしているから、符号化されたＡ
Ｃ成分データのビット数が特に大きい場合にこれを制限
することができるため、出力バッファの容量を小さく、
することができる。

特定のブロックのＡＣ成分符号化データに割りあてられ
るビット数が特に大きくなる場合は、高品質の画像デー
タのことが多いため、これを上記のように一定のビット
数で制限しても画質に与える影響が少なく１画像全体の
画質はあまり低下しない。

また、割り当てられたビット数と実際に出力されたデー
タのビット数との差は繰り越しビットとして次のブロッ
クに割り当てられるから、ビットの使用効率の低下はほ
とんどない。

肱−過 本発明によれば、圧縮符号化装置は、アクティビティの
合計値に対する各ブロックのアクティビティによって各
ブロックの符号化出力のデータ量を制限するから、それ
ぞれのブロックは周波数成分に応じたデータ量で出力す
ることができる。

しかも、特定のブロックに割り当てられたデータ量が大
きい場合に、所定の上限値によって出力データ量を制限
するから、出力バッファの容量を小さくすることができ
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、ブロックを構成する画素データの例を示す図
。 第３Ａ図および第３Ｂ図は、アクティビティの合計値を
正規化係数に変換するルックアップテーブルの例を示す
図。 第４図は、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
う順序を示す図である。 主　。ｌの、ｅ″のう １４、　、　、２次元直交変換部 ２０、　、　、ブロックアクティビティ算出部２６、　
、　、総アクティビティ算出部２８、　、　、符号化部 ３０、　、　、　ＤＣ符号化部 ３２、　、　、　ＡＣ符号化部 ３４０．リミッタ ：１６．　、　、固定長化部 ３８、　、　、出力バッファ ４０、　、　、ビット配分算出部 ５０、　、　、メモリカード 第２図 第３Ａ図 第３Ｂ図 ７クテイビテイの合計値 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　１つの画面を構成するディジタル画像データを複数
   のブロックに分割して各ブロックの画像データについて
   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、 前記複数のブロックに分割されたデジタル画像データを
   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符号化する符号化手段と、 前記分割されたブロックごとの画像データのアクティビ
   ティを算出するブロックアクティビティ算出手段と、 該ブロックアクティビティ算出手段により算出されたブ
   ロックごとのアクティビティに基づき前記ブロックごと
   に配分される符号化データ量を算出する符号化データ量
   配分手段と、 該符号化データ量配分手段からの出力に応じて前記符号
   化手段から出力される前記ブロックごとの符号化データ
   量を制限する符号化出力制御手段とを有し、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとのア
   クティビティに基づき配分された符号化データ量の上限
   値を所定の値に制限して前記符号化出力制御手段に出力
   し、前記符号化出力制御手段は前記上限値により制限さ
   れた符号化データ量に応じて前記符号化手段から出力さ
   れる前記ブロックごとの符号化データ量を制限すること
   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、 前記符号化データ量配分手段は、１つ前のブロックに配
   分された前記符号化データ量と該１つ前のブロックにつ
   いて実際に前記符号化手段から出力されたデータ量との
   差を繰り越しデータ量として、前記ブロックごとのアク
   ティビティに基づき配分されたブロックごとの符号化デ
   ータ量に加算することにより、前記ブロックごとに配分
   される符号化データ量を算出することを特徴とする画像
   信号圧縮符号化装置。