JPH07123271A - 画像データの圧縮方法及び伸長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ブロック化回路２内のメモリ３に記憶され
た、カメラ１からの１フレーム分の画像データは、制御
回路４の制御によりブロック化される位置が変更されて
ブロック化された後、ＤＣＴ回路５、量子化回路６、及
びＶＬＣ回路７を介して、伝送系又は記録媒体８に伝送
され、又は記録された後、ＩＶＬＣ回路９、逆量子化回
路１０、及びＩＤＣＴ回路１１を介して、再びブロック
化された画像データに変換され、逆ブロック化回路１２
内のメモリ１３記憶される。このメモリ１３内の画像デ
ータは、制御回路１４の制御により、１フレーム分の画
像データに戻されてモニタ１５に出力され、表示され
る。 【効果】 人間の目の積分効果により、画面上のブロッ
ク歪みを感知しないようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置により撮影さ
れた画像データの圧縮方法及び伸長方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像データを圧縮し、記録媒体
（いわゆる蓄積系メディア）や伝送系を介して画像表示
装置に出力する方法が提案されている。この方法では、
画像データを圧縮する際に、ブロック符号化、特に離散
コサイン変換符号化（ＤＣＴ）を用いている。この離散
コサイン変換符号化は、画像データは滑らかで、高域周
波数成分がほとんど無いことを利用して、画像データを
小さなブロックに分割し、これらの各ブロック毎に、画
像データを周波数軸上のデータに変換することにより、
記録媒体に記録又は伝送系へ出力するデータ量を圧縮す
ることができる。

【０００３】図６には、１フレームの画像データ列を示
す。通常、１フレームの画像データは、図６中の矢印の
順、即ちラスタスキャン順に伝送される。このラスタス
キャン順に入力された１フレーム分の画像データを並べ
換えて、例えば、８行８列（８×８）のブロックに変換
するときには、図７に示すように、最初に８×８のブロ
ックＡが出力され、次に、８×８のブロックＢが出力さ
れる。このようにして、順次、８×８のブロック単位で
ブロック化された画像データが出力され、最後に８×８
のブロックＺが出力されることにより、１フレーム分の
画像データのブロック化が行われる。

【０００４】ブロック化された画像データは、ＤＣＴ回
路、量子化回路、及びＶＬＣ（可変長符号化）回路を介
し、圧縮された画像データとして伝送系に伝送された
り、記録媒体に記録されたりする。

【０００５】伝送系に伝送されたり、記録媒体に記録さ
れたりした圧縮画像データは、ＩＶＬＣ（可変長復号
化）回路、逆量子化回路、及びＩＤＣＴ（逆離散コサイ
ン変換符号化）回路を介して伸長される。このとき、上
記ＩＤＣＴ回路からは、ブロック化された画像データ
が、ブロックＡ、ブロックＢ、・・・、ブロックＺの順
に出力される。このブロック化された画像データは、逆
ブロック化回路に入力されて逆ブロック化が行われ、圧
縮される前のラスタスキャン順で出力される。

【０００６】上述したような画像データの圧縮及び伸長
は、画像の全フレームについて行われる。

【０００７】次に、画像データの圧縮及び伸長について
具体的に説明する。例えば、図８に示すような１次元上
の画像データがあり、この１次元上の画像データが８個
の画像データ毎にブロック化されて、ブロックＡ、ブロ
ックＢ、ブロックＣにそれぞれ変換されたとする。この
後、これらのブロックＡ、Ｂ、Ｃには、それぞれＤＣＴ
が施され、周波数軸上のデータ、即ち直流成分及び交流
成分に変換される。

【０００８】さらに、周波数軸上のデータには量子化が
行われる。この量子化とは、周波数軸上のデータの量子
化ステップを変換することである。具体的には、例え
ば、所定のデータが１０ビットの整数で表されている場
合に、この所定のデータを４で除算し、少数点以下を四
捨五入する。これにより、この所定のデータは８ビット
の整数で表されることになる。つまり、量子化を行うこ
とにより、１０ビットのデータを８ビットに圧縮するこ
とができる。量子化されたデータには、さらに、可変長
符号化（ＶＬＣ）が施され、コード化される。

【０００９】この圧縮された画像データを伸長するとき
には、上記コード化されたデータに可変長復号化（ＩＶ
ＬＣ）が施され、次に、逆量子化が行われる。具体的に
は、例えば、上述の８ビットのデータを４倍して１０ビ
ットのデータにすることである。この逆量子化されたデ
ータは、各ブロック毎の周波数軸上のデータ、即ち直流
成分及び交流成分である。

【００１０】この後、逆量子化された周波数軸上のデー
タにはＩＤＣＴが施され、ブロック化された画像データ
に変換される。つまり、圧縮される前の画像データが復
元される。

【００１１】上記逆量子化においては、単に量子化され
たデータを４倍しているだけであり、これは、８ビット
のデータを２ビットシフトして、下位２ビットに０を付
加するだけである。従って、量子化される前の１０ビッ
トのデータと、逆量子化された後の１０ビットのデータ
とには、下位２ビットに誤差（ずれ）が生じる。つま
り、量子化によって１０ビットのデータを強制的に８ビ
ットに削減したので、この後、逆量子化を行っても、正
確に、量子化前の元のデータには戻らない。

【００１２】ここで、例えば、図８のブロック化された
画像データを上述のように圧縮、伸長したときに、図８
のブロックＢに対応する周波数軸上のデータの内の直流
成分のみに、量子化及び逆量子化によって誤差が１だけ
生じ、図８のブロックＡ、Ｃに対応する周波数軸上のデ
ータの内の直流成分には誤差が生じなかったとする。こ
の後、このブロックＢの周波数軸上のデータにＩＤＣＴ
を施して得られる画像データは、図９に示すように、量
子化を施す前の元の画像データより１だけ大きくなる。
但し、ブロックＡ、Ｃの周波数軸上のデータにＩＤＣＴ
を施して得られる画像データは、元の画像データに復元
される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】

【００１４】ところで、画像データをブロック化して圧
縮した後、この圧縮データを伸長したときに、各フレー
ム内のブロックとブロックとの境界、例えば図７のブロ
ックＡとブロックＢとの境界では段差が生じ、人間の目
はこの段差をブロック歪みとして感知してしまう。

【００１５】また、上述したような画像データの圧縮方
法及び伸長方法を用いたときには、全フレームにおい
て、常に一定のブロック化を行っている。即ち、全ての
フレームについて、例えば、図７に示すような、１フレ
ーム分の画像データをブロックＡからブロックＺまでの
ブロックに変換するブロック化を行っているので、人間
の目には、画面内の一定の部分（ブロックとブロックと
の境界部分）に、常にブロック歪みが感知されることに
なる。

【００１６】さらに、画像データをマクロブロックに分
割して、各マクロブロックのフレーム間の動きベクトル
を求めた後に、この動きベクトル分だけ移動した別のフ
レームとの差分を計算し、この差分データについてＤＣ
Ｔを行う画像データの圧縮方式も知られている。これ
は、動き補償（Motion Compensation)とＤＣＴとによる
ハイブリッド方式と呼ばれる画像データの圧縮方式であ
る。この画像データの圧縮方式においては、一般的に、
動きベクトルを求めるマクロブロックの大きさと、ＤＣ
Ｔを行うブロックの大きさとは異なる。このマクロブロ
ックに対しても動き補償が有効に動作しないために、ブ
ロック歪みが生じることがある。

【００１７】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、人間
の目によりブロック歪みを感知することがない画像デー
タの圧縮方法及び伸長方法を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像データ
の圧縮方法は、画像データのブロック化の際に、画像デ
ータのブロック切り出し位置をフレーム毎に変更するこ
とにより上述した課題を解決する。

【００１９】また、本発明に係る画像データの伸長方法
は、画像データのブロック化の際に、画像データのブロ
ック切り出し位置がフレーム毎に変更されてブロック化
され、圧縮された画像データを伸長した後、各ブロック
毎の画像データに逆ブロック化を行う際に、上記画像デ
ータのブロック切り出し位置の変更分に応じて、フレー
ム毎の画像データの取り出しを制御することにより上述
した課題を解決する。

【００２０】

【作用】本発明においては、画像データの圧縮時には、
画像データをブロック化する際に画像データのブロック
切り出し位置をフレーム毎にずらして切り出すことによ
りブロック化された画像データを圧縮し、この圧縮され
たデータの伸長時には、上記圧縮された画像データを伸
長した後の、ブロック毎の画像データを、１フレーム分
の画像データを生成するように制御することにより、画
像データのブロック歪みが生じる位置をずらすことがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る画
像データの圧縮方法及び伸長方法を用いた装置の概略的
な構成を示す。

【００２２】図１のカメラ１により撮影された画像デー
タは、従来と同様のラスタスキャン順でブロック化回路
２に入力され、このブロック化回路２内のメモリ３に記
憶される。このメモリ３に記憶された画像データは、制
御回路４の制御により、フレーム毎にブロック化される
位置が変更されてブロック化される。

【００２３】具体的には、上記メモリ３に記憶された１
フレーム分の画像データを、上記制御回路４の制御によ
りブロック化する場合で、奇数フレームの画像データを
ブロック化するときには、例えば、図２に示すように、
左上の画素から、８行８列（８×８）のブロックとし
て、ブロックＡ１、ブロックＢ１、・・・、ブロックＺ
１の順にブロック化を行う。よって、図２の斜線で示
す、右側から４画素分及び下側から４画素分の画像デー
タはブロック化されない。また、偶数フレームの画像デ
ータをブロック化するときには、例えば、図３の斜線で
示す、上側から４画素分及び左側から４画素分だけずら
した位置から、ブロックＡ２、ブロックＢ２、・・・、
ブロックＺ２の順にブロック化を行う。よって、偶数フ
レームの内の上側から４画素分及び左側から４画素分の
画像データはブロック化されない。このように、奇数フ
レーム及び偶数フレームでは、それぞれブロック化され
る画面上の画素の位置が変更されてブロック化が行われ
る。ここで、図２及び図３内の太い点線で示す領域は、
後述する有効表示画面領域を示している。

【００２４】これらのブロック化された画像データはＤ
ＣＴ（離散コサイン変換符号化）回路５に出力されて周
波数軸上のデータに変換された後、量子化回路６に供給
される。この量子化回路６では、量子化ステップを変え
て、周波数軸上のデータに量子化を行う。この量子化回
路６で量子化されたデータは、ＶＬＣ回路（可変長符号
化）回路７に送られてコード化された後、伝送系又は記
録媒体８により、伝送系に伝送され又は記録媒体に記録
される。

【００２５】伝送系に伝送され又は記録媒体に記録され
たデータは、ＩＶＬＣ（可変長復号化）回路９に送られ
て逆コード化され、逆量子化回路１０に送られる。この
逆量子化回路１０では、送られた量子化データに逆量子
化を行い、この逆量子化されたデータはＩＤＣＴ（逆離
散コサイン変換符号化）回路１１に供給される。このＩ
ＤＣＴ回路１１では、逆量子化されたデータにＩＤＣＴ
を施して、周波数軸上のデータに変換する。

【００２６】このＩＤＣＴ回路１１から出力される周波
数軸上のデータは、逆ブロック化回路１２内のメモリ１
３に、ブロック毎に順次入力される。具体的には、奇数
フレームのブロック化された画像データは、ブロックＡ
１、ブロックＢ１、・・・、ブロックＺ１の順に、ま
た、偶数フレームのブロック化された画像データは、ブ
ロックＡ２、ブロックＢ２、・・・、ブロックＺ２の順
に、それぞれ上記メモリ３に入力され、記憶される。

【００２７】この後、逆ブロック化回路１２内の制御回
路１４の制御により、上記メモリ１３に記憶されたブロ
ック毎の画像データの読み出し時には、ダミーデータが
挿入され、１フレーム分の画像データとしてラスタスキ
ャン順に並べ変えられて、表示装置であるモニタ１５等
に出力され、表示される。

【００２８】この場合、上記伝送系又は記録媒体８を介
して伸長側に送られる画像データは、上記カメラ１から
入力される画像データよりも、奇数フレームについて
は、図２に示すように、画面の左側から４画素分及び下
側から４画素分だけ少なく、偶数フレームについては、
図３に示すように、画面の右側から４画素分及び上側か
ら４画素分だけ少ない。従って、上記モニタ１５上に有
効に表示される画像は、これらの各フレームの画像デー
タ内の伝送又は記録された画像データの重なり部分とな
るので、上記カメラ１により撮影された画像よりも小さ
くなり、図２及び図３の太い点線で示す画枠内の画像と
なる。このように、上記モニタ１５上に表示される画枠
（有効表示画面領域）を小さくすることにより、奇数フ
レームも偶数フレームも再生して表示することができ
る。

【００２９】次に、図１のブロック化回路２における操
作を図４のフローチャートに示し、図１の逆ブロック化
回路１２における操作を図５のフローチャートに示す。

【００３０】上記ブロック化回路２では、先ず、図４の
ステップＳ１により、画像データをラスタスキャン順に
入力し、上記メモリ３内に書き込む。次に、ステップＳ
２において、メモリ３内に記憶された画像データが奇数
フレームであるか否かを判別する。記憶された画像デー
タが奇数フレームであるならば、ステップＳ３に進ん
で、図２に示すように、画像データの左上から順に８×
８のブロックに分割して読み出し、ブロック単位で出力
する。また、メモリ３内に記憶された画像データが偶数
フレームであるならば、ステップＳ４に進んで、図３に
示すように、画面の左側から４画素分及び上側から４画
素分ずらした位置の画像データから８×８のブロックに
分割して読み出し、ブロック単位で出力する。

【００３１】また、上記逆ブロック化回路１２では、先
ず、図５のステップＳ５により、８×８のブロック単位
で画像データを入力し、上記メモリ１３内に書き込む。
次に、ステップＳ６において、メモリ１３内に記憶され
た画像データが奇数フレームであるか否かを判別する。
記憶された画像データが奇数フレームであるならば、ス
テップＳ７に進んで、メモリ１３から画像データを読み
出す際に、図２の斜線で示す、画面の右側から４画素分
及び下側から４画素分にダミーデータを挿入して１つの
フレームを生成した後に、ステップＳ９でラスタスキャ
ン順に出力する。また、メモリ１３内に記憶された画像
データが偶数フレームであるならば、ステップＳ８に進
んで、上記メモリ１３から画像データを読み出す際に、
図３の斜線で示す、画面の左側から４画素分及び上側か
ら４画素分にダミーデータを挿入して１つのフレームを
生成し、ステップＳ９でラスタスキャン順に出力する。

【００３２】このように、本発明に係る画像データの圧
縮方法及び伸長方法を用いた装置では、奇数フレームの
画像データのブロック化される位置と偶数フレームの画
像データのブロック化される位置とを変更する。

【００３３】尚、上記メモリ１３から読み出される１フ
レーム分の画像データを図２及び図３の太い点線で示す
画枠（有効表示画面領域）内の画像データとする場合
に、上記逆ブロック化回路１２においては、上述のよう
にダミーデータを追加することなく、上記メモリ１３か
ら奇数フレーム及び偶数フレームにおける有効表示画面
領域内に位置する画素を検出し、この有効表示画面領域
内の左上に位置する画素からラスタスキャン順に読み出
して出力することも考えられる。

【００３４】尚、上記モニタ１５上に画像データを表示
したときには、各フレーム内のブロックとブロックとの
境界部分に歪みが生じる。具体的には、奇数フレームで
は、図２の細い点線の位置にブロック歪みが生じ、偶数
フレームでは、図３の細い点線の位置にブロック歪みが
生じる。しかし、奇数フレームにおけるブロック歪みの
位置と偶数フレームにおけるブロック歪みの位置とは異
なるので、人間の目の積分効果により、奇数フレームで
生じたブロック歪みは偶数フレームによりごまかされ、
偶数フレームで生じたブロック歪みは奇数フレームによ
りごまかされる。従って、人間の目は画面上のブロック
歪みを感知しないことになる。

【００３５】また、マクロブロックを用いた画像データ
の圧縮方式を用いた場合にも、奇数フレーム及び偶数フ
レームのマクロブロックの位置は異なるので、人間の目
はごまかされ、ブロック歪みを感知することがない。

【００３６】尚、上述の実施例では、奇数フレームの画
像データには図２に示すブロック化を行い、偶数フレー
ムの画像データには図３に示すブロック化を行っている
が、各フレーム毎に、乱数を用いて、図２及び図３に示
すどちらかの画像データのブロック化を選択して行うよ
うにしてもよい。この方法を用いることにより、図２に
示す画像データのブロック化と図３に示す画像データの
ブロック化とがランダムに生じるので、さらに、人間の
目をごまかすことができる。但し、このときには、各フ
レーム毎に図２及び図３に示すどちらの画像データのブ
ロック化を選択したかを示す情報も伝送系に伝送し又は
記録媒体に記録しておき、圧縮データの伸長時にはこの
情報に基づいて適切な逆ブロック化を行う。

【００３７】また、上述の実施例では、図２及び図３に
示す、２種類の画像データのブロック化を用いている
が、この画像データのブロック化は３種類以上でもよ
い。

【００３８】さらに、右目用の画像データと左目用の画
像データとを用いて立体画像を扱うシステムにおいて
も、本発明の画像データの圧縮方法及び伸長方法を適用
することができる。即ち、右目用の画像データに対して
は、図２に示す画像データのブロック化を行って画像デ
ータを圧縮し、左目用の画像データに対しては、図３に
示す画像データのブロック化を行って画像データを圧縮
する。この後、これら圧縮された右目用の画像データと
左目用の画像データを伸長して、立体画像表示装置上で
表示した場合には、右目で見る画像データのブロック歪
みの位置と左目で見る画像データのブロック歪みの位置
とが異なるので、人間の目はごまかされて、画面上のブ
ロック歪みを感知しなくなる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る画像データの圧縮方法は、画像データのブロッ
ク化の際に、画像データのブロック切り出し位置をフレ
ーム毎に変更することにより、人間の目の積分効果によ
り、画面上のブロック歪みを感知しないようにすること
ができる。

【００４０】また、本発明に係る画像データの伸長方法
は、画像データのブロック化の際に、画像データのブロ
ック切り出し位置がフレーム毎に変更されてブロック化
され、圧縮された画像データを伸長した後、各ブロック
毎の画像データに逆ブロック化を行う際に、上記画像デ
ータのブロック切り出し位置の変更分に応じて、フレー
ム毎の画像データの取り出しを制御することにより、人
間の目の積分効果により、画面上のブロック歪みを感知
しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像データの圧縮方法及び伸長方
法を用いた装置の概略的な構成を示す図である。

【図２】奇数フレームの画像データのブロック化を示す
図である。

【図３】偶数フレームの画像データのブロック化を示す
図である。

【図４】図１のブロック化回路の操作を示すフローチャ
ートである。

【図５】図１の逆ブロック化回路の操作を示すフローチ
ャートである。

【図６】カメラで撮影された画像上の画像データのラス
タスキャン順を示す図である。

【図７】図６の画像データのブロック化を示す図であ
る。

【図８】ブロック化された画像データのブロックＡ、
Ｂ、Ｃを１次元上の画像データで示す図である。

【図９】図８に示すブロックＡ、Ｂ、Ｃが圧縮、伸長さ
れた後の状態を示す図である。

【符号の説明】

１・・・・・カメラ ２・・・・・ブロック化回路 ３、１３・・メモリ ４、１４・・制御回路 ５・・・・・ＤＣＴ回路 ６・・・・・量子化回路 ７・・・・・ＶＬＣ回路 ８・・・・・伝送又は記録媒体 ９・・・・・ＩＶＬＣ回路 １０・・・・逆量子化回路 １１・・・・ＩＤＣＴ回路 １２・・・・逆ブロック化回路 １５・・・・モニタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データをブロック化し、各ブロック
   毎に圧縮処理を行う画像データの圧縮方法において、 上記画像データのブロック化の際に、画像データのブロ
   ック切り出し位置をフレーム毎に変更することを特徴と
   する画像データの圧縮方法。
2. 【請求項２】 画像データをブロック化し、各ブロック
   毎に圧縮処理された画像データに伸長処理を行い、各ブ
   ロック毎の画像データに逆ブロック化を行う画像データ
   の伸長方法において、 上記画像データのブロック化の際に、画像データのブロ
   ック切り出し位置がフレーム毎に変更されてブロック化
   され、圧縮された画像データを伸長した後、上記各ブロ
   ック毎の画像データに逆ブロック化を行う際に、上記画
   像データのブロック切り出し位置の変更分に応じて、フ
   レーム毎の画像データの取り出しを制御することを特徴
   とする画像データの伸長方法。