JPH04185171A - 画像符号化方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、画像ファイリング装置や画像伝送装置等に適
用される画像データ圧縮のための画像符号化方法に関す
る。

従来の技術 従来、階調性のあるデジタル画像データのデータ圧縮技
術として、コサイン変換、アダマール変換等の直交変換
を用いた変換符号化が広く知られている。この変換符号
化は、画像をｎ×ｎ画素の小さなブロックに分割し、ブ
ロック毎に直交変換を施して変換係数行列を求め、行列
の各成分毎に量子化レベルを決定する方法である。これ
は、例えば特開昭６３−１．０９６６２号公報において
示されている。

発明が解決しようとする課題 例えば、２次元離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いた符
号化は、画像をＮＸＮ画素のブロックに分け、ブロック
毎に処理を行うが、ブロック内の画像の性質に合わせて
ＤＣＴ係数を量子化するときのパラメータを切換えるこ
とで良好な符号化が行える。

ところで、１ブロツクずつ量子化のパラメータを変える
と、それに伴い、オーバヘッドが増えるので、最近は、
１ブロツクライン（ＮｘＮ画素ブロックではＮライン）
毎にパラメータを切換える方式が提案されている。いま
、量子化のパラメータをブロックライン毎にパラメータ
がｒｌＪか「２」に設定する時、第４図において斜線を
施して示すブロックがパラメータ「１」にて良好なる符
号化を行えるブロックとし、それ以外がパラメータ「２
」にて良好なる符号化を行えるブロックとすると、各ブ
ロックラインにおいて、どちらのブロックが多く含まれ
るかで各ブロックラインをパラメータ「１」又はパラメ
ータ「２」の何れかに設定する。ところが、このように
パラメータを設定する場合、第４図に示すような分布で
あれば良好なる符号化を行うことができるが、第５図に
示すように同一パラメータのブロックが縦方向に分布し
ている時には、最適なパラメータが割当てられないブロ
ックが多くなり、効率の悪いものとなる。

この点を、詳細に説明する。ＤＣＴを用いた符号化方式
のブロック図を第６図に示す。まず、入力される画像に
対してＤＣＴ変換部１で８×８画素のブロック単位でＤ
ＣＴを行ってＤＣＴ係数を求める。ここに、８×８の２
次元ＤＣＴ変換は、原画素を×１４、変換係数をｙｕ９
とすると、次式で定義される。

ただし、ｕ、ｖはｏ、１．〜，７なる整数であり、Ｃ（
ｗ）はＷ＝Ｏの時はＣ（ｗ）＝＝　２−””　、　Ｗ”
ｉ＋２ｔ〜、７の時はＣ（ｗ）＝１である。

ついで、各係数毎に大きさの異なった量子化のステップ
サイズを設定した量子化マトリクス記憶部２中の量子化
マトリクスを用いて、量子化部３でＤＣＴ係数を線形量
子化し、量子化係数を求める。このとき、量子化マトリ
クスは、例えば第７図に示すように、人間の視覚特性に
合わせ低次の係数を細かく量子化するようになっている
。符号量或いは復号画像品質を制御できるようにするた
め、外部から指定するスケーリングファクタ制御部４中
のスケーリングファクタを乗算器５で量子化マトリクス
に乗じた値をステップサイズとして量子化を行う。量子
化係数は、出現頻度の高い係数は短いコードが割当てら
れ、出現頻度の低い係数には長いコードが割当てられる
ことにより、全体的に符号量を少なくする方式のハフマ
ン符号化がハフマン符号化部６で行われ、符号データが
送量される。

ここに、様々な画像を符号化するとき、スケーリングフ
ァクタの制御が復号画像の品質に関わり、重要である。

自然画像等のように濃度変化の少ない画像は、スケーリ
ングファクタを大きくして量子化のステップサイズを大
きくすることにより少ない符号量で良好なる画質を得る
ことができる。

また、文字画像等のように濃度変化の激しい画像は、ス
ケーリングファクタを小さくし、量子化のステップサイ
ズを小さくすることにより、自然画像等に比べて多めの
符号量で良好な画質を得ることができる。このように、
画像の濃度変化の様子によってスケーリングファクタを
変える制御方法が必要となる。

そこで、−例として、ＤＣＴ係数のＡ、Ｃ成分のパワー
（二乗和）の大きさで画像全体の濃度変化を調べ、スケ
ーリングファクタを制御する方法が考えられる。ここに
、ＤＣＴ係数のＡＣ成分とは、第８図に示すように、（
０，Ｏ）以外の係数をいう。まず、（０，０）なる係数
はＤＣ成分と呼ばれ、この係数はＤＣＴを行うブロック
内の濃度の平均値の大きさを表す係数である。一方、こ
れ以外のＡ、　Ｃ成分は、ブロック内の濃度の変化の大
きさを表し、高次の係数になるほど高い周波数で濃度が
変化する割合を示す。

ここに、このようにブロック毎にスケールファクタを決
めるとオーバヘッドが多くなることから、最近では、前
述したように各ブロックライン（８×８ブロツクの場合
は８ライン）毎にスケールファクタを切換える方式が提
案されている。例えば、第９図（ａ）において、１ブロ
ツクライン中に１０ブロツクが含まれ、各ブロック内に
示す上部の数字、例えば「３０」　「２０」・・・がＡ
Ｃ成分のパワーとする。こ二に、ＡＣ成分のパワーがｒ
ｌ、ｏＯＪ以上の場合にはスケールファクタｒ　１　／
２Ｊに適したブロックであり、それ以下はスケールファ
クタ「１」に記したブロックとして、ｒｌｏｏ」でしき
い値処理を行った結果が各ブロック内に示す下部の括弧
付き数字である。このようにして、ＡＣ成分のパワーが
しきい値以上になるブロックの個数を０１として第９図
（ｂ）に示すように０１がブロックライン内のブロック
数の半分以上を占めるときにはこのブロックラインのス
ケールファクタをｒ　１　／２Ｊにセットし、第９図（
ａ）のように半分より少ないときにはこのブロックライ
ンのスケールファクタを「１」にセットする。

ところが、第４図に示したように同一スケールファクタ
に適したブロックがライン方向に分布している場合は各
ブロックに合ったスケールファクタか割当てられる場合
が多くなり、良好なる符号化が行えるが、第５図に示す
ように同一スケールファクタに適したブロックが縦方向
に分布しているとき、例えば画像の大半がイメージ画像
で一部分が文字画像であるような場合、適したスケール
ファクタが割当てられないブロックが多くなり、符号化
の効率が悪くなってしまう。この結果、イメージ画像に
あったステップサイズで量子化を行うことになり、復号
画像で文字部分の劣化が目立つことが予想される。

課題を解決するための手段 画像をｎ×ｎ画素のブロックに分割し、各々のブロック
に対して２次元離散コサイン変換を行い、符号化の走査
方向のブロックライン毎に量子化のパラメータを切換え
ながら、求めた係数に対して量子化をして符号化する画
像符号化方法において、前記ブロック毎にＡＣ成分のパ
ワーを求め、求められたパワーの分布により符号化の走
査方向の縦横を切換えるようにした。

この際、ブロック毎のＡＣ成分のパワーをしきい値処理
し、ブロック毎に「１」　「Ｏ」の２値を割当て、各ブ
ロックライン毎に「１」　「○」の何れの値が多いかを
求め、多いほうの値の出現回数を求め、この出現回数の
全ブロックラインでの平均値を求め、求められた平均値
を横ブロックラインで求めた値と縦ブロックラインで求
めた値と比較し、平均値の大きい方向を符号化の走査方
向とするようにした。

作用 同一の量子化パラメータに適したブロックの分布の方向
性により、符号化の走査方向の縦横を切換えることで、
最適な量子化パラメータの割当て割合が高まり、最適な
符号化が可能となる。

実施例 本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
する。第４図ないし第９図で示した部分と同一部分は同
一符号を用いて示す。

まず、第２図により本実施例方式の概念を説明する。図
示例の、１つの升目は８×８のブロックとして、斜線を
施して示すブロックはスケールファクタ「１／２Ｊに適
したブロックで、それ以外はスケールファクタ「１」に
適したブロックとする。ここで、従来のように各ブロッ
クライン毎にスケールファクタを決めるとすると矢印ｄ
で示すブロックラインのみがスケールファクタｒ　１　
／　２　」となるが、多くのスケールファクタｒ　ｌ　
／　２　Ｊに適したブロックが含まれず効率が悪い。そ
こで、走査方向を固定せず、ブロックラインの方向を横
方向から縦方向に切換えれば、矢印ａ、ｂ、ｃで示すブ
ロックラインがスケールファクタｒ　ｌ　／２Ｊとなり
、各ブロックに適したスケールファクタが割当てられる
割合が高くなるのが判る。

このような処理を行うため、以下のように構成した。ま
ず、スキャナ７で画像データを読込み、８ライン毎に８
ラインバツフア８に読込み、さらに８×８画素ブロック
を８Ｘ８バツフア９に蓄え、ブロック毎にＤＣＴ変換部
ｌでＤＣＴ変換を行う。

ＤＣＴ変換結果はフレームメモリ１０に蓄える。

この処理を画像全体について行う。よって、フレームメ
モリ１０には画像全体のブロックのＤＣＴ係数が蓄えら
れる。このようにフレームメモリｌＯに蓄えられたＤＣ
Ｔ係数は、処理ブロックラインの方向（走査方向）を決
めるため、アトしス制御部１１によりアドレスが与えら
れ、ブロック毎に、ＡＣパワー計算部１２にＤＣＴ係数
を読出し、ＡＣ成分のパワーを計算し、しきい値処理部
１３でＡＣ成分パワーのしきい値処理を行う。即ち、第
９図に示した場合と同様に、しきい値以上（つまり、ス
ケールファクタｒｌ／２Ｊに適したブロック）のときに
は、しきい値処理部１３より値ｒｌＪ　を出力し、しき
い値未満（っまり、スケールファクタｒｌＪに適したブ
ロック）のときには、しきい値処理部１３より値「０」
を出力する。このようなしきい値処理結果ＮＪ又はｒＱ
Ｊは、各ブロックと１対１の対応関係でしきい値結果記
憶部１４に記憶される。しきい値結果記憶部１４に全ブ
ロックのしきい値処理結果を記憶し終わったら、符号化
方向判定部１５でしきい値結果記憶部１４を評価し、ブ
ロックラインの方向を決定する。

第３図はこの符号化方向判定部】５で行われる処理を示
すものである。まず、ブロックラインに対応するしきい
値結果のラインを読込み、値ｒｌＪの数をカウント下る
。値ｒ１」のカウント数をＣ１として、ブロックライン
に含まれるブロック数をＭとすると、Ｃ１≧Ｍ／２のと
きはＣ＝ＣＩ、それ以外のときにはＣ＝Ｍ−Ｃ１とする
。ここで、Ｃはブロックラインでスケールファクタが決
まったときのそのブロックライン中に含まれる、設定さ
れたスケールファ・フタに適したブロック数である。次
に、ｌライン毎のＣの値を加えてＤとする。

ここで、Ｄは画像全体におけるブロックラインに設定さ
れたスケールファクタに適したブロック数である。この
処理を全ラインが終わるまで繰返す。

最後に、Ｄの値をライン数で割り、スケールファクタに
適したブロック数の１ブロツクライン当たりの平均値を
求め、Ｊとする。以上の処理を縦ライン、横ラインにつ
いて行い、Ｊの値の大きいほうを符号化走査方向として
判定する。

このようにして符号化方向が決定したら、符号化方向判
定部１５は決まった方向のブロックライン毎のスケール
ファクタ値をスケールファクタ制御部４にセットし、か
つ、符号化方向を示す制御信号をアドレス制御部１１に
送る。よって、このアドレス制御部１１は制御信号に合
わせてフレームメモリ１０から読出すブロックの方向を
制御する。読出されたＤＣＴ係数は、量子化部３で量子
化マトリクス記憶部２に記憶されている量子化マトリク
スとスケールファクタ制御部４より与えられるブロック
ライン毎のスケールファクタを乗じた値により量子化が
行われる。ここに、ブロックライン毎のスケールファク
タはオーバヘッドとして復号化側に伝送される。量子化
部３から出力される量子化された係数は、ハフマン符号
化部６で符号化され伝送される。

発明の効果 本発明は、上述したように画像の性質に対応した同一の
量子化パラメータに適したブロックの分布の方向性によ
り、符号化の走査方向の縦横を切換えるようにしたので
、最適な量子化パラメータの割当て割合が高まり、対象
とする画像に対して最適な符号化が可能となるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図はブロック図、第２図は本実施例方式を概念的に
示す説明図、第３図は符号化方向判定部の処理を示すフ
ローチャート、第４図及び第５図はブロック分布例を示
す説明図、第６図は従来のＤＣＴ符号化方式を示すブロ
ック図、第７図は量子化マトリクスの説明図、第８図は
ＯＣＴ係数の説明図、第９図はブロックライン中の分布
状態を示す説明図である。 、：％　４図 Ｊ３５（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像をｎ×ｎ画素のブロックに分割し、各々のブロ
   ックに対して２次元離散コサイン変換を行い、符号化の
   走査方向のブロックライン毎に量子化のパラメータを切
   換えながら、求めた係数に対して量子化をして符号化す
   る画像符号化方法において、前記ブロック毎にＡＣ成分
   のパワーを求め、求められたパワーの分布により符号化
   の走査方向の縦横を切換えるようにしたことを特徴とす
   る画像符号化方法。 ２、ブロック毎のＡＣ成分のパワーをしきい値処理し、
   ブロック毎に「１」「０」の２値を割当て、各ブロック
   ライン毎に「１」「０」の何れの値が多いかを求め、多
   いほうの値の出現回数を求め、この出現回数の全ブロッ
   クラインでの平均値を求め、求められた平均値を横ブロ
   ックラインで求めた値と縦ブロックラインで求めた値と
   比較し、平均値の大きい方向を符号化の走査方向とする
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像符号化
   方法。