JPH03266564A

JPH03266564A - 画像符号化方式及びその装置

Info

Publication number: JPH03266564A
Application number: JP2064257A
Authority: JP
Inventors: Izuru Horiuchi; 出堀内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-11-27

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］本発明は画像符号化方式、特に画像信号のデジタル処理
装置の分野に利用される直交変換を用いてデータ圧縮を
行なう画像符号化方式及びその装置に関するものである
。

［従来の技術］従来の直交変換による画像符号化方式においては、直交
変換後のデータを量子化した後、ブロック内の量子化さ
れたデータを予め定められた順序に従って符号化する方
式が知られている。

以下、従来例について、第５図を用いて説明する。入力
端子５１から入力された画像データは、ブロック化手段
５２で８Ｘ８の画素のブロックに分割され、ＤＣＴ部５
３でＤ　ＣＴ　（ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅ　Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍ）処理が行なわれる。各ＤＣＴ係数は、
量子化マトリクス・テーブル５５に従い量子化手段５４
で量子化される。量子化手段５４で量子化されたデータ
の１例を第６図に示す。

第６図において、右側はどブロックの水平方向のより高
域の成分であり、下側はど垂直方向のより高域の成分で
ある。画像の性質として、低域側に周波数成分が偏るこ
とから、一般的には第８図（ａ）の斜線部の付近に成分
が集中し、他の係数はほとんどがＯである。

ブロック内スキャン部５６では、スキャン・テーブル５
７に従ってブロックのデータを１列に並べ換える。スキ
ャン・テーブル５７の従来例を第７図（ａ）に示す。第
７図（ａ）の各数字は、対応する位置にある係数の符号
化の順番を表わしている。第７図（ｂ）は符号化の順番
を矢印で図示したものである。１列に並べ換えられたデ
ータは、エントロピー符号化５８により効率的符号化が
行なわれる。具体的には、各ブロックの１番目のデータ
はＤＣ成分であり、他のブロックとの差分値がハフマン
符号化される。２番目以降はＡＣ成分であり、Ｏでない
係数とその前に続く０の個数との組合わせによって、順
に符号化される。係数の値は可変長符号化テーブル５９
に従って符号化され、可変長符号の長さとＯの個数は２
つの組み合わせでハフマン符号化を行なう。

尚、このハフマン符号の中には、Ｅ　ＯＢ　（Ｅｎｄ　
ｏｆＢ　１ｏｃｋ）のコードも含まれる。符号化された
データは出力端子６０から出力される。

上記で述べたように、直交変換と量子化が行なわれた後
のデータは、一般的に第８図（ａ）のように一部分に集
中し、これに対して、第７図（ｂ）のように、成分の集
中する部分から順にエントロピー符号化することにより
、係数がＯの成分に対して効率的な符号化を行なうこと
が可能となり、画像全体の圧縮率を高めることができる
。

［発明が解決しようとしている課題］しかしながら、上記従来例では、分割されたブロックの
中で線や輪郭部分を含むブロックにおいては、量子化後
の係数が必ずしも第８図（ａ）に示す分布とならず、こ
のようなブロックでは符号化量が多くなっていた。その
結果、文字。

や輪郭部分の多く含まれる画像では、圧縮率が低下する
欠点があった。

また、量子化のステップ・サイズを可変にする等の方法
で圧縮率を一定にする処理を行なった場合には、線や輪
郭を多く含む画像は一般的な画像に比べ画質が劣化して
いた。

本発明は、前記従来の欠点を除去し、あらゆる画像につ
いて、圧縮率を高めると共に高画質を保つ画像符号化方
式を提供する。

特に、線や輪郭部分を多く含む画像について、圧縮率を
高めると共に高画質を保つ画像符号化方式を提供する。

又、前記方式を実現する画像符号化装置を提供する。

［課題を解決するための手段］この課題を解決するために、本発明の画像符号化方式は
、直交変換された画像情報を圧縮符号化する画像符号化
方式であって、前記直交変換された画像情報の分布に従って、圧縮率の
高い符号化順序を選んで符号化を行い、該圧縮符号化さ
れたデータ・と前記符号化順序を識別するデータとを前
記画像情報の符号化データとする。

又、本発明の画像符号化装置は、画像情報を複数画素か
らなるブロック毎に圧縮符号化を行なう画像符号化装置
であって、各ブロックごとに直交変換を行なう直交変換手段と、該
直交変換されたデータの各ブロック内での分布に基づい
て、各ブロック内におけるデータの符号化順序を選択す
る符号化順序選択手段と、該選択された各ブロックの符
号化順序に従い、前記直交変換されたデータを符号化す
る符号化手段とを備える。

更に、前記符号化順序の情報を符号化する第２の符号化
手段を備える。

［作用］かかる構成において、直交変換後の係数のうち値がＯの
係数の分布に着目し、この分布に対して適応的に係数の
符号化順序を変え、さらに符号化順序を表わす符号を付
加する。このような手段を設けることにより、直交変換
後の成分が特定の部分に集中するような分布を持たなく
ても適切な符号化を行なうことが可能となり、画像全体
の圧縮率を高めるものである。

［実施例］以下、添付図面に従って、本発明の詳細な説明する。

第１Ａ図は本発明の画像符号化方式を実現する実施例の
画像符号化装置のブロック図であり、第１Ｂ図は本実施
例の画像符号化装置のハードウェア構成例を示す図であ
る。

まず、第１Ｂ図に従って、本実施例の画像符号化装置の
ハードウェア構成例を説明する。

１００は本画像符号化装置を制御する演算・制御用のＣ
ＰＵで、符号化順序を選択するための直交変換後のデー
タ分布を表す数値ｊ、ｊを記憶するレジスタ１０１，１
０２を有している。

２００はＣＰＵ１００の制御手順１のプログラムを格納
するＲＯＭ、３００は演算補助あるいは各テーブルを記
憶するＲＡＭであり、量子化マトリクス・テーブル３０
１．可変長符号化テーブル３０２、スキャン・テーブル
３０３Ａ、３０３Ｂ、・・・を有している。尚、ｉ、ｊ
はＲＡＭ３００上に記憶されても良いし、一方各テーブ
ルがＲＯＭ２００上に格納されていても良い。４００は
符号化されていない画像データを本装置に入力するＣＣ
Ｄセンサやコンピュータからの入力インターフェースな
どの画像データ入力部、５００は本装置により圧縮符号
化された符号化データを出力する符号化データ出力部で
ある６ここに出力された符号化データは、メモリに蓄積
され、あるいは通信手段を介して伝送される。

次に、第１Ａ図に従って、本実施例の画像符号化装置の
動作手順を詳細に説明する。

入力端子１１から入力された画像データは、ブロック化
手段１２により８×８の画素のブロックに分割される。

各ブロックのデータはＤＣＴ部１３によりＤＣＴが行な
われ、６４個のＤＣＴ係数は、量子化マトリクス・テー
ブル１５に従って、量子化手段１４によって量子化され
る。

各ブロックの量子化された６４個の係数は、スキャン・
テーブル選択部１６に入力され、スキャン・テーブルの
選択が行なわれる。

スキャン・テーブル選択部１６では、第２図に示すフロ
ーチャートによってスキャン・テーブルの選択が行なわ
れる。第２図において、まずステップＳ２１でブロック
ごとの特徴を表わす２つの数値ｊ、ｉを求める。第３図
に示すように、ｊはＯでない係数が左から何列目まで存
在するかを表わす値、また、ｉは上から何行目まで存在
するかを表わす値である。ステップＳ２２では、ｊとｉ
の差の絶対値１ｊ−ｉｆがしきい値Ｔｈ未満ならばステ
ップＳ２４へ、しきい値Ｔｈ以上ならばステップＳ２３
へ分岐をする。

本実施例ではＴｈ＝３としてあり、ステップＳ２４へ分
岐した場合はＣｏｄｅ＝　Ｏとする。ステップＳ２３へ
分岐した場合、Ｊく１ならばステップＳ２５へ分岐して
Ｃｏｄｅ＝　ｊとし、ｊ＜ｉでなければステップＳ２６
に進んでＣｏｄｅ＝　ｉ　＋　１０とする。

このＣｏｄｅは、ステップ５２０７でハフマン符号化さ
れる。ブロック内の元の画像が縦方向エツジまたは横方
向エツジを含む場合、それぞれ量子化後の係数のＯでな
い成分の分布は、第８図（ｂ）あるいは（Ｃ）のように
なり、第２図ではそれぞれステップ５２０６又はステッ
プ５２０５へ分岐して、Ｃｏｄｅ＝　ｉ　＋　１０又は
Ｃｏｄｅ＝　ｊとなる。

第１Ａ図でスキャン・テーブル選択部１６から出力され
た符号は、スキャン・テーブル１８と多重化部２１へ送
られる。スキャン・テーブル１８は、送られた符号に対
応するテーブルを出力する。例えば、Ｃｏｄｅ＝　Ｏに
相当する符号が送られた場合は、第７図（ａ）に示すス
キャン・テーブルが選択され、Ｃｏｄｅ＝　３に相当す
る符号が送られた場合は、第４図（ａ）に示すスキャン
・テーブルが選択される。また、Ｃｏｄｅ＝　１２に相
当する符号が送られた場合は、第４図（ｃ）に示すスキ
ャン・テーブルが選択される。それぞれの符号化順序を
図示したものが、第７図（ｂ）と第４図（ｂ）、（ｄ）
である。本実施例では、スキャンの範囲内の順序は第７
図と同じにしている。

スキャン・テーブル１８から出力されたテーブルを基に
、ブロック内スキャン部１７で１列のデータに並べ換え
る。１列に並べ換えられたデータは、エントロピー符号
化手段１９によって符号化される。エントロピー符号化
の方法は従来例と同様であり、ブロックの２番目以降の
係数について、Ｏでない係数とその前に続く○の個数の
組み合わせで符号化を行なう。Ｏでない係数は、可変長
符号化テーブル２０を基に可変長符号化し、可変長符号
の符号長とＯの個数を組み合わせてハフマン符号化を行
なう。

前記のハフマン符号化を行なう画像全体の符号について
、可変長符号の符号長を定めてＯの個数に対するヒスト
グラムをとると、本実施例では第９図（ｂ）のような分
布となる。一方、従来例では第９図（ａ）のように分布
する。符号の総数は同じであるから、本実施例の第９図
（ｂ）のような分布の方がエントロピーが減少し、効率
的な符号化が行なわれることが解る。

エントロピー符号化手段１９からの出力とスキャン・テ
ーブル選択部１６の出力は、多重化部２１で多重化され
て出力端子２２へ出力される。

尚、本実施例では、多重化部２１において、スキャン・
テーブル１８を選択するための符号Ｃｏｄｅをハフマン
符号化したものを第１０図（ａ）のように各ブロックの
データの前に付加するが、例えば、第１０図（ｂ）のよ
うにまとめて付加しても良い。また、ブロック毎に付加
する場合にはハフマン符号化を行わず、単なる所定ビッ
ト（２ビツト）の選択信号であってもよい。

又、本実施例においてはしきい値Ｔｈ＝３としたが、他
の値を用いても良い。即ち、ブロックの特徴の検出方法
は、上記実施例には限らない。

また、スキャン・テーブル１８の各テーブルのスキャン
の範囲を、例えば、第１１図（ａ）〜（ｄ）に示すよう
な他の形にしても良い。

第１Ｉ図（ａ）〜（ｄ）に対応するテーブルを第１２図
（ａ）〜（ｄ）に示す。

また、スキャン・テーブル１８をメモリに持たず、スキ
ャン方法が決まるごとにテーブルを生成しても良い。ま
た、直交変換はＤＣＴを用いたが、アダマール変換やそ
の他の変換方法を用いても同様の効果が得られる。また
、圧縮率を一定にする手段（固定長符号化手段）と組み
合わせても良い。また、扱うブロックのサイズは１６Ｘ
１６画素や他の画素数でも良いし、ブロックの形も他の
形で良い。

また、スキャンの範囲内における符号化順序は、本実施
例では第７図のスキャン・テーブルに沿っていたが、画
像の性質に合わせて他の符号化順序が選ばれる。

上述の画像符号化方式は、静止画像、動画像を問わず適
用することができる。例えば、画像ファイルシステムや
スチルビデオカメラ等の記憶装置、複写機等の画像記録
装置、ファクシミリやテレビ電話等の画像伝送装置など
の静止画像処理装置の他、ビデオカメラや動画像のテレ
ビ電話等の動画像処理装置にも本発明は有効である。

また、白黒画像のみでな（、カラー画像に対しても本発
明は適用できる。例えば、カラー画像信号を（Ｒ，Ｇ、
Ｂ）、（Ｙ、Ｍ、Ｃ’）　、（Ｘ、Ｙ。

２）や（Ｙ、Ｉ、Ｑ）、（Ｌ”、　　”、ｂ”）、（Ｌ
、ｕ、ｖ）、（Ｌ、Ｒ，Ｂ）等の各色成分の各々につい
て、本発明の符号化のアルゴリズムを用いて符号化すれ
ばよい。その際、特に、（Ｙ。

Ｉ、Ｑ）のように輝度信号と色度信号とに分離されてい
る場合には、色度信号に対してはより少ない符号量に圧
縮しても、画像の劣化は人間の目には目立たない。

また、エントロピー符号化は、ハフマン符号化に限らず
、ＭＨ符号化、ＭＭＲ符号化、算術符号化などであって
もよい。また、エントロピー符号化に限らず、ランレン
グス符号化等であってもよい。

以上説明したように、直交変換と量子化とを行なった各
ブロックのデータについて、適応的に符号化の順序を変
える手段を設けたことにより、文字、線１輪郭部分等を
多く含む画像についても高い圧縮率を得ることができる
。

また、圧縮率を一定にする手段と併用した場合、特に上
記のような画像において、同じ圧縮率の従来方式に比べ
高画質を達成することができる。

［発明の効果］本発明により、あらゆる画像について、圧縮率を高める
と共に高画質を保つ画像符号化方式を提供できる。

特に、線や輪郭部分を多く含む画像について、圧縮率を
高めると共に高画質を保つ画像符号化方式を提供できる
。

又、前記方式を実現する画像符号化装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明の画像符号化方式を実現する実施例の
画像符号化装置のブロック図、第１Ｂ図は本実施例の画
像符号化装置のハードウェア構成例を示すブロック図、第２図はスキャン・テーブル選択部の処理手順を示すフ
ローチャート、第３図は量子化後のデータとｊ、ｉＴｏの対応を示す図
、第４図（ａ）、（Ｃ）は本実施例のスキャン・テーブル
の１つを示す図、第４図（ｂ）、（ｄ）は第４図（ａ）、（ｃ）の順序を
矢印で示した図、第５図は従来例の画像符号化装置のブロック図、第６図は量子化後のデータの１例を示す図、第７図（ａ
）は従来例のスキャン・テーブルを示す図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の順序を示した図、第８図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は量子化後のデータのＯ
でない係数の分布を示す図、第９図（ａ）、（ｂ）はＯ
の個数に対する頻度を示すヒストグラム、第１０図（ａ）、（ｂ）は符号化されたデータ列の構成
例を示す図、第１１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（ｄ）
はスキャンの範囲の他の実施例を示す図、第１２図（ａ
）　〜（ｄ）は第１１図（ａ）〜（ｄ）に対応するスキ
ャン・テーブルの例を示す図である。図中、１１・・・入力端子、１２・・・ブロック化手段
、１３・・・ＤＣＴ部、１４・・・量子化手段、１５・
・・量子化マトリクス・テーブル、１６・・・スキャン
・テーブル選択部、１７・・・ブロック内スキャン部、
１８・・・スキャン・テーブル、１９・・・エントロピ
ー符号化手段、２０・・・可変長符号化テーブル、２１
・・・多重化部、２２・・・出力端子、１００　・ＣＰ
　Ｕ、１０１　・Ｌ／レジスタ、１０２　・・・レジス
タｊ、２００・・・ＲＯＭ、３００・・・ＲＡＭ、３０
１・・・量子化マトリクス・テーブル、３０２・・・可
変長符号化テーブル、３０３Ａ、３０３Ｂ・・・スキャ
ン・テーブル、４００・・・画像データ入力部、５００
・・・符号化データ出力部である。第２図（ａ）第７図（ａ）（ｂ）第８図（ｂ）（Ｃ）１５００＠軟１００個数（）（ｂ）第９図ス″＋ｅ７テーアル連ｌ天符号（ｂ）（）（ａ）（ｂ）（）（ｂ）［′ （）（ｄ）ＩＩ２図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直交変換された画像情報を圧縮符号化する画像符
号化方式であつて、前記直交変換された画像情報の分布に従つて、圧縮率の
高い符号化順序を選んで符号化を行い、該圧縮符号化さ
れたデータと前記符号化順序を識別するデータとを前記
画像情報の符号化データとすることを特徴とする画像符
号化方式。
（２）画像情報を複数画素からなるブロツク毎に圧縮符
号化を行なう画像符号化装置であつて、各ブロツクごと
に直交変換を行なう直交変換手段と、該直交変換されたデータの各ブロツク内での分布に基づ
いて、各ブロツク内におけるデータの符号化順序を選択
する符号化順序選択手段と、該選択された各ブロツクの
符号化順序に従い、前記直交変換されたデータを符号化
する符号化手段とを備えることを特徴とする画像符号化
装置。
（３）前記符号化順序の情報を符号化する第２の符号化
手段を更に備えることを特徴とする請求項第２項記載の
画像符号化装置。