JPH0435268A - 画像符号量予測符号化方法および装置 - Google Patents

画像符号量予測符号化方法および装置

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JPH0435268A
JPH0435268A JP2135310A JP13531090A JPH0435268A JP H0435268 A JPH0435268 A JP H0435268A JP 2135310 A JP2135310 A JP 2135310A JP 13531090 A JP13531090 A JP 13531090A JP H0435268 A JPH0435268 A JP H0435268A
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雅朗 石川
Noboru Murayama
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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〕 この発明は静止画データを可変長符号化によって圧縮し
て伝送または記録する際に、圧縮後のデータ量を予測し
、圧縮後のデータ量が所定の値となるように制御する画
像符号量予測方式および画像符号化方式に関する。
〔従来の技術〕
自然画像(静止画)に対する高能率な圧縮符号化技術と
して、直交変換に可変長符号化を組み合せた方式が有効
とされ、カラー自然画像符号化方式の国際標準にも、こ
の種の方式が採用される予定である(画像電子学会誌;
 Vo1218 、 No、6 、 P398〜P40
7参照)。
この種の符号化方式では、ある種のパラメータを制御す
ることによって復号画像の画質と符号化後における符号
量とを制御することができる。符号量と画質との関係は
、符号量が大きいほど、すなわち、圧縮の度合が小さい
ほど原画像からの画質の劣化は小さく、逆に符号量が小
さいほど、すなわち圧縮の度合が大きいほど原画像から
の画質の劣化は大きくなる。ただし、この種の符号化方
式では、符号化に際して画像の局所的な相関を利用して
適応的な処理を行っているため、対象画像の画質に応じ
た高能率な圧縮が可能となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、一般に絵柄の細かな画像は符号量が大きく、
ベタの多い平坦な画像は符号量が小さい。
このため、同じ符号量制御パラメータで符号化を行って
も、得られる符号量は対象画像ごとに異なってくる。従
って、この種の符号化方式では、符号化により発生する
符号量を事前に予測することができず、任意の対象画像
に対して一定の符号量が得られるように符号化を行うこ
とは必ずしも容易ではない。特に、これまでの自然画像
符号化方式の応用は、主に静止画テレビ電話やファクシ
ミリなどの画像伝送、画像データヘースへの蓄積等が考
えられてきたため、一定の符号量が得られるように符号
化を行うことは必ずしも要求されていなかった。
しかし、この種の符号化方式を電子スチルカメラへ応用
する場合は、圧縮符号化した画像データをICカードな
どの記録メディアに記録する際に、記録可能な画像枚数
を保証することが望ましく、そのためには、対象画像を
一定の符号量で圧縮符号化する技術が要求される。この
ため、原画像をプリスキャンして圧縮符号化を行ない、
圧縮後の符号量を測定し、この値を用いて符号量制御パ
ラメータを変化させ、漸近的に定められた符号量に近づ
ける方式が提案されている。しかし、この方式では画素
数が非常に多い画像では処理量が増大し、リアルタイム
処理が困難となる。
この発明は、一定の記憶容量のメモリ内に複数枚の画像
を圧縮記録する際に、記録可能な画像枚数が保証される
ように特定の制御パラメータによって圧縮後の符号量を
予測し、原画像を所定の符号量に制御する画像符号量予
測方式および画像符号化方式を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、電子的に撮像された画像データを、可変長
符号データに圧縮符号化する際に、原画像の画素の一部
を用いて原画像全体の出力符号量を予測すると共に、そ
の予測結果に基づいて、原画像全体の出力符号量を所定
の符号量に制御するようにする。
〔作 用〕
この発明は、可変長符号データに圧縮符号化する原画像
の画像データを、縦横各々1/2 、1/4 。
1/8.・・・、 1/64等に間引き処理して画素数
を変化させ、出力SN比をパラメータとして人力画素数
に対する出力符号量の関係を求める。そして、複数の代
表的な画像について予め求めた入力画素数と出力符号量
との関係から原画像に最も近い画質を有する代表的な画
像を求め、この求めた代表的な画像の入力画素数と出力
符号量との関係から原画像の画素数に対する出力符号量
を予測する。
そして、予測した出力符号量を得るための制御パラメー
タを求め、この求めた制御パラメータで原画像を符号化
することにより、原画像を所定の符号量に圧縮する。
〔実施例〕
第1図はこの発明による画像符号量予測方式および画像
符号化方式の一実施例を示す構成図で、この発明を電子
スチルカメラに適用した例を示している。
第1図において、撮像部(図示せず)から取り込まれた
入力画像データは、−画面毎にフレームメモリ1に格納
され、1ブロック8×8画素サイズに切り出されてD 
CT (Discrete Co51ne Trans
former)  2で2次元離散コサイン変換される
。DCT2で得られるDCT係数F ijは1プロ・ン
ク分の入力画像データを空間周波数に分解した成分を表
しており、係数F ijのうち係数F。0は入力画像デ
ータの平均値に比例した値(直流成分)を表し、変数1
.jが大きくなるにつれて周波数の高い成分(交流成分
)を表す。
こうして得られたDCT係数F ijは、量子化回路3
で各係数毎に異なる量子化ステップ幅で線形量子化され
る。このときの各量子化ステ、ンプ幅を表わす行列が量
子化マトリックスで量子化マトリクス回路4から供給さ
れる。第2図にその一例を示す。この量子化マトリクス
の各闇値は、それぞれ乗算器5で係数2”  (n=o
t±1.±2.・・・)が乗算され、ステップ幅が変化
させられて得られる符号量および符号画質を制御するよ
うに構成されている。係数2″の巾nはスケーリングフ
ァクタと称され、スケーリングファクタ制御回路6で制
御器される。
量子化回路3で量子化されたDCT係数F、Jの各係数
は、ジグザグスキャン回路7で低次の係数から高次の係
数へと走査されて1次元データに変換され、“0”のラ
ン長値と有効値(“0”でない値)とで2次元データに
変換される。第3図にジグザグスキャンのテーブルを示
す。ジグザグスキャン回路7の出力はハフマン符号器8
でハフマン符号化され、ICカード等の記録メディア(
図示せず)に可変長符号化データとして蓄積される。
可変長符号化データとして最終的に得られる符号量は、
前述したように量子化マトリクスの各閾値を変化させる
ことによって制御することが出来る。この実施例では、
量子化マトリクスの各閾値に係数2″を乗算して各闇値
を変化させ、圧縮後の符号量および画質を制御するよう
にしている。
スケーリングファクタnと量子化ステップ幅および出力
符号量との関係は、第4図の表に示すような関係となる
。すなわち、スケーリングファクタnが大きくなると量
子化ステップ幅が大きくなって符号量が減少し、逆にス
ケーリングファクタnが小さくなると量子化ステップ幅
が小さくなって符号量が増大する。以上の関係はどの画
像に対しても一般的に成立するが、スケーリングファク
タnと符号量との定量的関係は対象画像毎に変化し一意
には定まらない。従って、同じスケーリングファクタn
で対象画像を符号化しても対象画像によって得られる符
号量は異なる。
そこで、この実施例では、間引き処理回路9を設け、フ
レームメモリ1に格納された対象画像の画素を間引き処
理し、全体の画素数を非常に小さくしたのち符号化し、
得られる符号量を符号量測定器1.0で測定すると共に
、SN比計算器11で出力SN比を求め、これらの値か
らスケーリングファクタ制御器6を制御して所定の符号
量および所定のSN比となるスケーリングファクタnを
選択する。そして、その結果から対象画像を特定のスケ
ーリングファクタnで符号化したときの出力符号量を予
測する。
すなわち、第5回のグラフに示すように、対象画像を縦
横それぞれ1/2 、1/4 、1/8 、・・・、 
1/64に間引いて画素数を変化させ、出力SN比をパ
ラメータとして入力画素数に対する出力符号量の関係を
求める。なお、図中オリジナル8bitの直線は間引い
た原画像を8ビツトで線形量子化したときの出力符号量
を示し、また、原画像としてはITE (TV学会)の
テストチャート「肌色チャート」を用いている。第6図
は他の画像と比較したグラフである。図中、Plは前記
の「肌色チャート」、P2はITEテストチャート「ス
イスの山村」である。P2の方が同しSN比で符号量が
多いのは、P2の方が全般に変化の多い画像で、この様
な場合は符号量が増加することを示している。
両グラフから明らかなように、原画像を間引いて非常に
小さい画素数としても原画像が変化の多い画像であるか
、あるいは滑らかな部分の多い画像であるか等、原画像
の性質がそのまま保存されていることが分かる。
以上の結果を利用すると、例えば、原画像を16×16
画素に間引いた画像の出力符号量と出力SN比とを求め
ることにより、任意のSN比での原画像の出力符号量を
予測すること、および所定の出力符号量と所定のSN比
となるようなスケーリングファクタnを求めることが可
能となる。
従って、代表的な画像について、第6図に示すように、
出力SN比をパラメータとした入力画素数と出力符号量
との関係を示す曲線あるいはテーブルを予め求めておき
、対象画像を16 X 16画素に間引いて符号化し、
その出力符号量と出力SN比とを求めて第6図のグラフ
上にプロットすれば、対象画像に近い性質を持った代表
的画像が求まる。
例えば、代表的画像をP2とすれば、P2の任意の入力
画素数のときの出力符号量と出力SN比とはグラフから
求まるからこの値を対象画像の出力符号量および出力S
N比の予測値と考えてよい。
そして、対象画像の所定の出力符号量に最も近いP2の
グラフ上の点が求まるから、この点に対応した出力SN
比とスケーリングファクタnが求まる。この求めたスケ
ーリングファクタnで対象画像を符号化すれば、対象画
像を所定の符号量に圧縮することが可能となる。
以上グラフを用いて説明したが、グラフを表として記憶
しておいてもよいことは勿論である。また、入力画素数
をSxS、出力符号量をQとすると、 Q=a(IogS)” (1−exp(−bSC) )
但し、a、b:画像の性質によって 定まる定数、 Cζ1.2 なる関係が成立する。この式は第5図および第6図の曲
線を式で表わしたものであるから、前述の曲線あるいは
テーブルの代りにこの式を用いてもよい。
なお、前述の実施例では、符号化方式とし、てDCTを
用いたものについて説明したが、他の符号化方式、例え
ばヘクトル量子化方式、DPCM等の予測符号化方式、
あるいはブロック符号化方式等にも通用可能で、可変長
符号を用いる全ての画像符号化方式に適用することが出
来る。
〔発明の効果〕
この発明によれば、原画像の圧縮後の符号量を予測する
際に、原画像を、例えば、16X16画素に間引いて圧
縮符号化するようにしたため、符号量予測の高速化を図
ることができ、特に印刷画像のように画素数が非常に大
きい対象画像に適用すると効果が大きい。
また、プリスキャンを行って漸近的に定められた出力符
号量とする従来方式にこの発明を適用すると、プリスキ
ャンで処理する画素数が16X16画素と非常に小さい
ため、高速処理が可能であり、多数回の符号化処理を高
速で行うことができ、高解像度な画像に対してもリアル
タイム処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による画像符号量予測方式および画像
符号化方式の一実施例を示す構成図、 第2図は量子化マトリックスの一例を示す図、第3図は
ジグザグスキャンの順序を示す図、第4図はスケールフ
ァクタ、量子化ステップ幅および符号量間の定性的関係
を示す表、第5図および第6図は代表的画像の入力画素
数と出力符号量との関係を示すグラフである。 特許出願人   株式会社 リ コ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子的に撮像された画像データを、可変長符号デ
    ータに圧縮符号化する際に、原画像の画素の一部を用い
    て原画像全体の出力符号量を予測することを特徴とする
    画像符号量予測方式。
  2. (2)電子的に撮像された画像データを、可変長符号デ
    ータに圧縮符号化する際に、原画像の画素の一部を用い
    て原画像全体の出力符号量を所定の符号量に制御するこ
    とを特徴とする画像符号化方式。
  3. (3)前記原画像の画素の一部を用いて原画像全体の出
    力符号量を所定の符号量に制御する方式は、予め複数の
    代表的画像の画素を間引いて符号化し、間引きの割合を
    変化させて出力SN比をパラメータとする入力画素数と
    出力符号量との関係を求め、対象画像を間引いて得られ
    る出力符号量と出力SN比を求め、この求めた出力符号
    量と出力SN比とを、上記予め求めた複数の代表的画像
    の入力画素数と出力符号量との関係と比較して上記対象
    画像の画質に最も近い代表的画像を選択し、この選択し
    た代表的画像から上記対象画像の画素数に対して定めら
    れた符号量を与える量子化パラメータを求め、この求め
    た量子化パラメータで上記対象画像を符号化することを
    特徴とする請求項2記載の画像符号化方式。
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Cited By (4)

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