JPH07146927A - 画像ファイル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、画像データを圧縮し、多数枚の圧
縮画像データを蓄積し、再生表示する画像ファイル装置
において、必要に応じて、劣化のない原画像データを効
率よく記録媒体に格納し、再生表示することができるこ
とを目的とする。 【構成】 画像データを不可逆的に圧縮する符号化器Ａ
４で符号化した第１の符号化データと、もとの原画像デ
ータと前記第１の符号化データを復元した復元画像デー
タとの差分データを可逆的な符号化器Ｂ６で符号化した
第２の符号化データとを記録し、再生時に、通常の再生
表示のときは第１の符号化データのみを復元し、原画デ
ータが必要なときは第１の符号化データと第２の符号化
データをそれぞれ復元し、復元したデータを加算するこ
とによって、もとの劣化のない原画像データを得る構成
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に多数の画像
データを蓄積し、必要に応じて所望の画像を再生表示す
る画像ファイル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＴＶ信号等、中間調の画像デー
タは膨大な情報量を有しており、このような画像データ
を効率良く磁気ディスクや光ディスク等の記録媒体に記
録し、また迅速に再生表示するために画像データを圧縮
する試みが種々なされている。このような画像データの
圧縮方法の一つとして画像データの直交変換とエントロ
ピー符号化を利用するものがよく知られており、最近で
はカラー静止画の圧縮方式として標準化されつつある
（ＪＰＥＧ方式）。

【０００３】この方法は、ディジタルの２次元画像デー
タを適当な標本数（例えば８×８）ずつのブロックに分
割し、このブロック毎に直交変換の一種である２次元離
散コサイン変換（ＤＣＴ）を行い、ＤＣ成分とＡＣ成分
からなる周波数のエネルギー成分を表わす係数を求め、
この変換により特定の成分にエネルギーが集中するの
で、エネルギーの大きな成分は細かく量子化し、他方エ
ネルギーの小さな成分は粗く量子化する。

【０００４】さらに、このようにして得られた量子化係
数に対してエントロピー符号化の一種であるハフマン符
号化を行う。この方法は、量子化係数の出現確立に応じ
た符号長の符号を割り当てたハフマンテーブルを参照し
ながら符号化するもので、頻度の高い量子化係数に短い
符号が、頻度の高い量子化係数に長い符号が割当てら
れ、各ブロック当りの符号長を低減させるものである。

【０００５】このように圧縮された画像符号化データを
復元するには、上記と逆の処理を施す。即ち、符号化デ
ータを前記のハフマンテーブルを用いて復号化し、復号
化した量子化係数を逆直交変換することによって元の画
像信号を復元することができる。このような方法におい
ては量子化の粗さの度合いにより、元の画像データの１
／５から１／１００程度の符号化データ量に圧縮するこ
とが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法のように、粗く量子化を行うことにより、低ビット
レートの符号化が可能であるが、そのような画像符号化
データを復元すると、量子化誤差の影響でブロック歪と
呼ばれるブロック境界で不自然な不連続状態が生じ、特
に画像の濃度変化の少ない平坦な領域では、ブロック歪
が目立ちやすく、画像品質を低下させてしまうという課
題がある。

【０００７】また輪郭エッジ部分で発生する高周波成分
の係数の量子化誤差がブロック全体に分布して現れるた
めに生じるモスキート雑音と呼ばれる輪郭周辺に広がる
雑音も、同様に画像品質の低下をまねいてしまう。この
ような２つの問題はＤＣＴと量子化を用いた場合の本質
的な問題であり、画質と符号量はトレードオフの関係に
ある。

【０００８】平均的な自然画では１／２０程度の符号量
であれば視覚的に画質劣化が目だちにくく、多数枚の画
像ファイルを蓄積し、高速に再生表示することを目的と
した画像ファイル装置では、この程度の符号化量で画像
データを圧縮し、蓄積することが多い。しかし、１／２
０程度の圧縮率であっても、文字部分や輪郭の目だつ部
分、また濃度の平坦な部分は詳細にみると上記のような
雑音が見られる。とくに画像ファイル装置においては、
蓄積画像をモニターに表示するのみではなく、画像プリ
ンターに出力したり、また、編集、加工して新たな画像
データを生成したり、他のシステムで使用できるように
加工し、転送したりする等の利用形態が考えられ、劣化
のない元の原画像も必要に応じて保存できた方が良い。
しかし、原画像は容量が大きく、蓄積効率を悪化させて
しまうという問題があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するものであり、
蓄積効率をあまり損なうことなく、画質劣化のない元の
原画像データも再生表示することのできる画像ファイル
装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため、画像データを入力する手段と、前記画像データ
を固有サイズのブロックに分割して直交変換を行い、量
子化し、データ量を不可逆的に圧縮する第１の符号化手
段と、前記第１の符号化データを復元する第２の復元手
段と、前記第１の復元した画像データと入力した元の画
像データとの差分をとる手段と、前記差分データを可逆
的に圧縮する第２の符号化手段と、前記第２の符号化デ
ータを復元する第２の復元手段と、第１の復元データと
第２の復元データを加算する手段とを有し、画像記録時
には、前記第１の符号化データのみ、または第１の符号
化データと第２の符号化データをともに記録媒体に記録
し、画像再生時には、再生モード選択手段により、通常
再生モードの時は、第１の符号化データのみを記録媒体
から読み出し、第１の復元手段により復元した画像を表
示手段により表示し、原画再生モードの時は、第１の符
号化データと第２の符号化データを読みだし、それぞれ
第１と第２の復元手段で復元し、第１の復元データと第
２の復元データを前記加算手段で加算することにより、
もとの画像データを復元し、表示する手段とを備えたも
のである。

【００１１】

【作用】本発明は上記の構成において、画像データを不
可逆的に圧縮する第１の符号化手段で符号化した第１の
符号化データと、もとの原画像データと前記第１の符号
化データを復元した復元画像データとの差分データを可
逆的な第２の符号化手段で符号化した第２の符号化デー
タとを記録し、再生時に、通常の再生表示のときは第１
の符号化データのみを復元し、原画データが必要なとき
は第１の符号化データと第２の符号化データをそれぞれ
復元し、復元したデータを加算することによって、もと
の劣化のない原画像データを得ることができる。

【００１２】ここで前記差分データは大部分が０近傍の
値をもち、可逆的な第２の符号化手段でも十分にデータ
量を圧縮することが可能であり、第１の符号化データと
第２の符号化データを合わせても、もとの原画データよ
り十分データ量を節約でき、劣化のない原画像データを
効率よく記録媒体に蓄積できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明による画像ファイル装置の一実施
例の構成を示すブロック図であり、本発明に関わる要部
のみを示し、他の部分は省略してある。

【００１４】図１において、モード選択手段１５は画像
ファイル装置の記録／再生モードを選択できるように構
成されており、さらに記録モードの時は通常記録モード
と原画像記録モードが選択できる。また再生モードのと
きは通常再生モードと原画像再生モードが選択できる。
システムコントローラ２はモード選択手段１５の選択モ
ードに応じて各構成要素のすべての制御を行う。記録媒
体１は光ディスクやハードディスクなどで構成され、画
像データをファイリングする。

【００１５】画像入力コントローラ１４はビデオカメラ
やＶＴＲ等の外部入力機器からの画像信号を取り込み、
ディジタル化する画像入力手段であって、ディジタル化
された画像データはフレームメモリ１０に書き込まれ
る。

【００１６】フレームメモリ１０はフレームメモリＡ、
フレームメモリＢの複数枚で構成されており、入力され
た画像データはフレームメモリＡまたはフレームメモリ
Ｂのどちらかに書き込まれる。以下本実施例ではフレー
ムメモリＡに入力画像が書き込まれたとする。切替回路
１１はフレームメモリＡまたはフレームメモリＢの出力
を切り替え、どちらか一方のフレームメモリの内容をＤ
／Ａコンバータ１２を通してモニター１３に常時表示す
る。

【００１７】符号化器Ａ４はＤＣＴ回路４１、量子化回
路４２、ハフマン符号化回路４３から構成されており、
選択回路９で選択した入力画像の書き込まれている方の
フレームメモリＡの内容を不可逆的に符号化し、符号化
したデータをバッファメモリ３に格納する。

【００１８】モード選択手段１５で通常画像記録モード
が選択されている時は、バッファメモリ３の符号化器Ａ
で符号化した符号化データＡをシステムコントローラ２
を介して記録媒体１に記録する。復号化器Ａ５はハフマ
ン復号化回路５３、逆量子化回路５２、逆ＤＣＴ回路５
１より構成され、符号化器Ａで符号化された符号化デー
タＡを復号し、選択回路９で選択されたフレームメモリ
に復号画像データを書き込む。

【００１９】モード選択手段１５で原画像記録モードが
選択されている時は、バッファメモリ３の符号化器Ａで
符号化した符号化データＡを復号化器Ａ５で復号し、選
択回路９で入力画像データが格納されていないもう一方
のフレームメモリＢを選択し、そちらに復号した画像デ
ータを書き込む。

【００２０】さらに演算回路８で原画像データの格納さ
れたフレームメモリＡと復号画像の格納されたフレーム
メモリＢの差分を演算する。符号化器Ｂは予測符号化方
法の一種であるＤＰＣＭ回路６１、ハフマン符号化回路
６２より構成され、前記差分データを可逆的に符号化
し、符号化データＢをバッファメモリ３に格納する。符
号化データＡと符号化データＢはバッファメモリ３の異
なるアドレスにそれぞれ書き込まれ、システムコントロ
ーラ２を介して符号化データＡと符号化データＢをひと
まとめにして記録媒体１に書き込む。

【００２１】モード選択手段１５で通常再生モードが選
択されているときは、システムコントローラ２を介して
記録媒体１より符号化データＡのみをバッファメモリ３
に読み出し、復号化器Ａ５で復号し、選択回路９で選択
したフレームメモリ（本実施例ではフレームメモリＡと
する）に復号画像Ａを書き込む。切替回路１１でフレー
ムメモリ１０の出力をフレームメモリＡに切り替え、Ｄ
／Ａコンバータ１２を通してモニターに表示する。

【００２２】モード選択手段１５で原画像再生モードが
選択されているときは、システムコントローラ２を介し
て記録媒体１より符号化データＡと符号化データＢをバ
ッファメモリ３に読み出し、復号化器Ａ５で符号化デー
タＡを復号し、選択回路９で選択したフレームメモリＡ
に復号画像データＡを書き込む。さらにハフマン復号化
回路７２、逆ＤＰＣＭ回路７１で構成される復号化器Ｂ
７で符号化データＢを復号し、復号した差分データＢと
先に復号したフレームメモリＡに格納されている復号画
像データＡとを演算回路８で順次加算し、フレームメモ
リＢに書き込む。すなわち、フレームメモリＢにはもと
の原画像データが書き込まれる。切替回路１１でフレー
ムメモリ１０の出力をフレームメモリＢに切り替え、Ｄ
／Ａコンバータ１２を通して原画像データをモニターに
表示する。

【００２３】図３は原画像データと符号化データＡを復
号した復号データＡとの差分データの値の頻度分布を示
した一般的な例で、この図のように０の近傍に集中し、
統計的に片寄ったデータとなるので、本実施例の符号化
器ＢのＤＰＣＭを利用したものでも十分圧縮が可能であ
る。

【００２４】さらに、図２は符号化器Ｂと復号化器Ｂの
他の実施例の構成を示したものである。符号化器Ｂ６０
０はＤＣＴ回路６０１とハフマン符号化回路６０２で構
成される。復号化器Ｂ７００はハフマン復号回路７０２
と逆ＤＣＴ回路７０１で構成される。この場合、ＤＣＴ
回路６０１の出力のＤＣＴ係数は上記の統計的な性質に
より、量子化せずともハフマン符号回路６０２で十分圧
縮可能である。

【００２５】すなわち前記課題で記述した量子化誤差に
よる劣化はなく、ハフマン復号化回路７０２と逆ＤＣＴ
回路７０１でもとの原画像データに戻る。ただし、ＤＣ
Ｔ回路６０１と逆ＤＣＴ回路７０１内部の演算丸め誤差
が生じる可能性があるので、厳密にもとの画像データに
戻るとは限らない。しかし、この場合でも視覚的にもと
の画像と比べて差異は認められない。

【００２６】図４は原画像データと本発明の実施例によ
る符号化データのデータ量を比較した模式図である。通
常記録モードのときは符号化データＡのみを記録する。
原画像記録モードのときは符号化データＡと符号化デー
タＢを一連のデータとして記録する。原画像記録モード
で記録されたデータを通常再生モードで再生するときは
符号化データＡのみを再生し、原画像再生モードのとき
は符号化データＡと符号化データＢを再生する。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、画像データを第１と第２の符号化方法で２段階に
符号化することにより、もとの画像品質を低下させるこ
となくデータ量を圧縮することができ、効率よく記録媒
体に格納でき、劣化のないもとの画像データを再生表示
することができる。

【００２８】また通常に再生させるときは第１の符号化
データのみを再生し、必要に応じて第１と第２の符号化
データを再生するので、高速再生性を損なうことがな
く、応答性の良い画像ファイル装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の画像ファイル装置の構成を
示すブロック図

【図２】符号化器Ｂと復号化器Ｂの他の実施例の構成を
示すブロック図

【図３】本発明による差分データの統計的特徴を表す頻
度分布を示した模式図

【図４】本発明による符号化データと原画像データのデ
ータ量を比較した模式図

【符号の説明】

１ 記録媒体 ２ システムコントローラ ３ バッファメモリ ４ 符号化器Ａ ５ 復号化器Ａ ６ 符号化器Ｂ ７ 復号化器Ｂ ８ 演算回路 ９ 選択回路 １０ フレームメモリ １１ 切り替え回路 １２ Ｄ／Ａコンバータ １３ モニター １４ 画像入力コントローラ ４１ ＤＣＴ回路 ４２ 量子化回路 ４３ ハフマン符号化回路 ５１ 逆ＤＣＴ回路 ５２ 逆量子化回路 ５３ ハフマン復号化回路 ６１ ＤＰＣＭ回路 ６２ ハフマン符号化回路 ７１ 逆ＤＰＣＭ回路 ７２ ハフマン復号化回路 ６００ 符号化器Ｂ ６０１ ＤＣＴ回路 ６０２ ハフマン符号化回路 ７００ 復号化器Ｂ ７０１ 逆ＤＣＴ回路 ７０２ ハフマン復号化回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/30 Ｈ０４Ｎ 7/133 Ｚ (72)発明者 天野 善則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像データを入力する手段と、前記画像デ
   ータを固有サイズのブロックに分割して直交変換を行
   い、量子化し、データ量を不可逆的に圧縮する第１の符
   号化手段と、前記第１の符号化データを復元する第１の
   復元手段と、前記第１の復元した画像データと入力した
   元の画像データとの差分をとる手段と、前記差分データ
   を可逆的に圧縮する第２の符号化手段と、前記第２の符
   号化データを復元する第２の復元手段と、第１の復元デ
   ータと第２の復元データを加算する手段とを有し、 画像記録時には、前記第１の符号化データのみ、または
   第１の符号化データと第２の符号化データをともに記録
   媒体に記録し、 画像再生時には、モード選択手段によって、通常再生モ
   ードの時は、第１の符号化データのみを前記記録媒体か
   ら読み出し、前記第１の復元手段により復元した画像を
   表示手段により表示し、 原画再生モードの時は、第１の符号化データと第２の符
   号化データを読みだし、それぞれ第１と第２の復元手段
   で復元し、第１の復元データと第２の復元データを前記
   加算手段で加算することにより、もとの画像データを復
   元し、表示する手段を備えたことを特徴とする画像ファ
   イル装置。