JPH07327232A - 画像圧縮装置 - Google Patents
画像圧縮装置Info
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- JPH07327232A JPH07327232A JP14086594A JP14086594A JPH07327232A JP H07327232 A JPH07327232 A JP H07327232A JP 14086594 A JP14086594 A JP 14086594A JP 14086594 A JP14086594 A JP 14086594A JP H07327232 A JPH07327232 A JP H07327232A
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- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/007—Transform coding, e.g. discrete cosine transform
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Discrete Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Television Signal Processing For Recording (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
数を、量子化処理回路22において量子化テーブルT1
を用いて量子化し、量子化DCT係数を得る。ハフマン
テーブル選択部24において、量子化テーブルを構成す
る量子化係数の最小値によって定まるハフマン符号長テ
ーブルを選択し、このハフマン符号長テーブルに応じて
ハフマンテーブルを生成する。ハフマン符号化処理回路
23では、このハフマンテーブルを用いて量子化DCT
係数をハフマン符号化する。ハフマン符号長テーブルに
おいてテーブル番号の最大値は、量子化係数の最小値が
大きいほど小さくなる。
Description
EGアルゴリズムに準拠して情報圧縮する画像圧縮装置
に関する。
介して情報の授受を行う標準化アルゴリズムが、JPE
G(Joint Photographic Expert Group)から勧告されて
いる。このJPEGから勧告されているアルゴリズム、
すなわちJPEGアルゴリズムのベースライン・プロセ
スでは、大幅な情報圧縮を行うため、初めに2次元DC
T変換によって原画像データを空間周波数軸上の成分に
分解し、そして、その空間周波数軸上で表された各デー
タを量子化し、さらに量子化した各データを符号化す
る。JPEGでは、この符号化のため、所定のハフマン
テーブルを推奨している。
画像の内容によって大きく変化するので、JPEGによ
って推奨されたハフマンテーブルをそのまま用いたので
は、充分に情報圧縮できないこともある。そこで、さら
に情報圧縮を効率的に行うため、DCT変換を施して得
られたデータに対して統計処理を施することにより空間
周波数の分布を調べ、最適なハフマンテーブルを求める
ことも可能である。
適なハフマンテーブルを求めてから原画像に再び情報圧
縮を施す構成を採用すると、処理内容が複雑になるだけ
でなく、処理時間が長くなるという問題が発生する。
単な処理によって従来よりもさらに効率的な情報圧縮を
行うことができる画像圧縮装置を提供することを目的と
している。
置は、原画像データに直交変換を施して直交変換係数を
求める直交変換手段と、直交変換係数を量子化テーブル
によって量子化し、量子化直交変換係数を求める量子化
手段と、量子化テーブルを構成する量子化係数の値に応
じて、所定のビット長を有する多数のハフマン符号語に
より構成されるハフマンテーブルを定めるハフマンテー
ブル設定手段と、ハフマンテーブル設定手段によって定
められたハフマンテーブルを用いて量子化直交変換係数
を符号化し、圧縮画像データを形成する符号化手段とを
備えたことを特徴としている。
る。図1は本発明の一実施例に係る画像圧縮装置のブロ
ック図である。
によって集光され、被写体像がCCD(固体撮像素子)
12の受光面上に結像される。CCD12の受光面には
多数の光電変換素子が配設され、また光電変換素子の上
面には、例えばR、G、Bの各色フィルタ要素から成る
カラーフィルタが設けられている。各光電変換素子はひ
とつの画素データに対応している。被写体像は、各光電
変換素子によって所定の色に対応した電気信号に変換さ
れ、A/D変換器13に入力される。なお、図1の構成
ではCCD12が1枚のみであるが、2枚以上のCCD
が設けられた構成でもよい。
た信号は、図示しない信号処理回路によって輝度信号Y
と色差信号Cb、Crとに変換され、画像メモリ14に
入力される。画像メモリ14は輝度信号Yおよび色差信
号Cb、Crをそれぞれ格納するために、相互に独立し
たメモリ領域に分割されており、各メモリ領域は1画像
分の記憶容量を有している。
Yおよび色差信号Cb、Crは、データ圧縮処理のた
め、DCT処理回路21に入力される。DCT処理回路
21では、輝度信号Y等の原画像データが離散コサイン
変換(以下DCTという)される。すなわち本実施例で
は、原画像データの直交変換としてDCT変換が利用さ
れる。なお、図1ではDCT処理回路21が1つの処理
回路として示されているが、実際には輝度信号Yおよび
色差信号Cb、Cr毎に独立したDCT処理回路が設け
られている。
2、ハフマン符号化処理回路23、ハフマンテーブル選
択部24等から成る画像圧縮装置では、輝度信号Y等の
画像データは1画面に関して複数のブロックに分割さ
れ、ブロック単位で処理される。また各ブロックは8×
8個の画素データから構成される。
度信号Yおよび色差信号Cb、CrのDCT係数は、そ
れぞれ量子化処理回路22に入力される。量子化処理回
路22も、DCT処理回路21と同様、各信号毎に設け
られている。量子化処理回路22に入力された輝度信号
Y、色差信号Cb、CrのDCT係数は、8×8個の量
子化係数により構成される量子化テーブルT1によっ
て、それぞれ量子化される。この量子化は線形量子化で
あり、すなわち各DCT係数は対応する量子化係数によ
って割算される。
リズムに準拠して、輝度信号YのDCT係数を量子化す
る量子化テーブルと、色差信号Cb、CrのDCT係数
を量子化する量子化テーブルとは異なっているが、各信
号において同一の量子化テーブルを用いてもよい。
号Y、色差信号Cb、Crの量子化DCT係数はハフマ
ン符号化処理回路23に入力され、所定のアルゴリズム
によりハフマン符号化される。このハフマン符号化にお
いて用いられるハフマンテーブルT2は、ハフマンテー
ブル選択部24によって選択された、後述するハフマン
符号長テーブルに基づいて生成される。すなわちハフマ
ン符号長テーブルは、ハフマン符号語のビット長を定め
るために設けられ、ハフマン選択部24には、複数のハ
フマン符号長テーブルが格納されている。なおハフマン
テーブルの選択は、後述するように、使用する量子化テ
ーブル中の最小量子化係数Qmin に基づいて行われる。
(Y’,Cb’,Cr’)は、ICメモリカード(記録
媒体)Mに記録される。この画像データのICメモリカ
ードMへの記録の際に、量子化処理回路22において使
用された量子化テーブルT1と、ハフマンテーブル選択
部24において選択されたハフマン符号長テーブルも画
像データ内に組み込まれてICメモリカードMに記録さ
れる。
クの画像データP(Y)xy と、DCT係数S(Y)uv と、量
子化DCT係数R(Y)uv と、量子化テーブルQ(Y)uv と
を示している。
元DCT変換によって、図2(b)に示す8×8=64
個のDCT係数S(Y)uv に変換される。これらのDCT
係数のうち、位置(0,0)にあるDCT係数S(Y)00
はDC係数であり、残り63個のDCT係数S(Y)uv は
AC係数である。AC係数は、係数S(Y)01 若しくは係
数S(Y)10 から係数S(Y)77 に向かって、より高い空間
周波数成分が8×8画素ブロックの画像データ中にどの
くらいあるかを示している。DC係数は8×8画素のブ
ロック全体の画素値の平均値(直流成分)を表してい
る。すなわち、各DCT係数S(Y)uv はそれぞれ所定の
空間周波数に対応している。
れる量子化テーブルQ(Y)uv の一例を示している。この
ような量子化テーブルQ(Y)uv としては、上述したよう
に、輝度信号Yと色差信号Cb、Crとで別のものでも
よい。この場合、JPEGフォーマットの画像データを
ICメモリカードMに記録する際に、各信号に対応した
位置に、その信号の量子化に使用された量子化テーブル
Q(Y)uv の内容が記録される。
数S(Y)uv を量子化する式は以下のように定義される。 R(Y)uv =round(S(Y)uv /Q(Y)uv) {0≦ u,v≦7} この式における roundは最も近い整数への近似を意味す
る。すなわち、DCT係数S(Y)uv 及び量子化テーブル
Q(Y)uv の各要素同士の割算と四捨五入とによって、図
2(c)に示すような量子化DCT係数R(Y)uv が求め
られる。
て求められた量子化DCT係数R(Y)uv 、R(Cb)uv、R
(Cr)uvは、ハフマン符号化処理回路23に入力される。
ハフマン符号化について、図3〜図7を参照して説明す
る。量子化DC係数R(Y)00 と量子化AC係数(量子化
DC係数R(Y)00 以外の量子化DCT係数R(Y)uv )で
は符号化方法が異なっている。量子化DC係数R(Y)00
の符号化は次のように行われる。
量子化DC係数R(Y)00 と一つ前に符号化されたブロッ
クの量子化DC係数R(Y)00 との差分が求められる。こ
の差分値が図3に示すグループの何れに属するかが判断
され、そのグループの番号を表す符号語が、図4に示す
符号表(DC係数の符号化テーブル)から求められる。
例えば、現在符号化しようとするブロックの量子化DC
係数R(Y)00 が「16」であり、一つ前に符号化された
ブロックの量子化DC係数R(Y)00 が「25」である
時、差分値は「−9」であるので、図3のグループ番号
表から、差分値=−9の属するグループの番号(SSSS)
は「4」と判別され、さらにそのグループ番号(SSSS)
の符号語が図4の符号表より「 101」と判断される。
おいて、そのグループ内において何番目の値であるか
が、付加ビットにより表される。例えば差分値=−9は
グループ番号(SSSS)=4のグループにおいて、小さい
方から7番目にあるので、付加ビットは「0110」とな
る。すなわち、現在符号化しているブロックの量子化D
C係数R(Y)00 のハフマン符号語は「 1010110」とな
る。
示す処理ルーチンによって行われる。まずステップ12
0において、63個の量子化AC係数が図6に示す順序
でジクザクスキャンされ、1次元配列データに並びかえ
られる。次に、ステップ122では、1次元に並べられ
た各量子化AC係数値が「0」であるか否かかが判断さ
れる。量子化AC係数が「0」である時、ステップ12
4において、その「0」である量子化AC係数が連続す
る数がカウントされる。これにより「0」が連続する長
さ、すなわちラン長(NNNN)が求められる。
化AC係数が「0」でないと判断された時、ステップ1
26において、量子化DC係数と同じようなグループ分
けが行われるとともに付加ビットが求められる。この量
子化AC係数のグループ分けは、量子化DC係数のグル
ープ分けとは異なり、その量子化AC係数そのものにつ
いて行われる。すなわち、量子化AC係数が例えば
「4」である時、図7に示す表を参照してグループ番号
(SSSS)「3」が得られる。また、量子化AC係数
「4」はグループ番号(SSSS)=3のグループにおいて
小さい方から5番目にあるので、付加ビットは「 100」
となる。
AC符号表(図9)を参照し、例えば量子化AC係数
「4」の直前のデータのラン長が「0」である場合、こ
のラン長とグループ番号(SSSS) =3とに基づいて、符
号語「 100」が得られる。そして、この符号語「 100」
とステップ126において得られた付加ビット「 100」
を組み合わせことにより2次元ハフマン符号語「10010
0」が求められる。
符号化した結果を、図8の符号化データ99として示
す。
をハフマン符号化するためのハフマンテーブルT2の例
を示している。図9(a)はJPEGにより推奨された
ハフマンテーブル、図9(b)は本実施例において定め
られたハフマンテーブルの例である。
号(SSSS)を示す欄と、ハフマン符号語を示す欄と、こ
の符号語のビット長すなわち符号長を示す欄とから構成
され、すなわち所定のビット長を有する多数のハフマン
符号語を有している。ラン長は、図5のステップ124
において得られ、グループ番号は図7に示す表に基づい
て得られる。例えばラン長が「0」、グループ番号が
「9」である場合、JPEGにより推奨されたハフマン
テーブル(図9(a))によれば、符号語は「11111111
10000010」(16ビット)である。これに対して本実施
例では、後述するように、量子化係数の最小値に応じて
所定のハフマン符号長テーブルが選択され、例えば図9
(b)のハフマンテーブルが生成されて符号語は「 111
111111000000」(15ビット)となる。なお本実施例に
おいても、量子化係数の値によっては、JPEGにより
推奨されたハフマンテーブルが選択されることもある。
係数の値は、−1023〜1023の範囲にある。した
がって、量子化係数の最小値Qmin が例えば10である
とき、量子化DCT係数の値は−102〜102の範囲
に含まれるので、AC係数のグループ化に用いられる図
7の表において、グループ番号「8」以上は不要であ
る。すなわちこの場合、グループ番号を「7」以下に限
定することにより、ハフマン符号語の符号長を短縮させ
ることができる。
は、ハフマン符号語のビット長の最大値に対応してお
り、また次式のように、量子化係数の最小値Qmin によ
って定められる。 Gmax =round(log2(1023/Qmin)+0.5) 例えば図2に示す量子化テーブルの場合、量子化係数の
最小値Qmin は「10」であるので、グループ番号の最
大値Gmax は「7」である。
に示すように、量子化DCT係数をグループ化するため
のグループ番号とラン長とによって変化するハフマン符
号語のビット長を示す表であり、最大値Gmax を越えた
グループ番号に対応するハフマン符号語は削除されてい
る(例えば図12の符号DE)。上述したように、量子
化係数の最小値Qmin が大きいほど、量子化DCT係数
の絶対値は小さくなり、ハフマン符号語のビット長を短
くすることができる。すなわち、量子化係数の最小値Q
min が大きいほど、グループ番号の最大値Gmax が小さ
いハフマン符号長テーブルが選択される。
択されるハフマン符号長テーブルの番号(選択テーブル
番号)との関係を示している。後述するように、本実施
例においてハフマン符号長テーブルは、輝度信号のAC
成分とDC成分および色差信号のAC成分とDC成分に
関してそれぞれ8種類設けられ、各成分毎に1〜8の選
択テーブル番号が付されている。例えば図2に示す量子
化テーブルの場合、量子化係数の最小値Qmin は「1
0」であるので、選択テーブル番号は「4」となる。
する第1〜第8のハフマン符号長テーブル、図19〜図
26は色差信号のAC成分に関する第1〜第8のハフマ
ン符号長テーブルを示す。図27は輝度信号のDC成分
に関する第1〜第8のハフマン符号長テーブル、図28
は色差信号のDC成分に関する第1〜第8のハフマン符
号長テーブルを示す。
て、最上欄の「0」〜「10」の数値はグループ番号
を、左欄の「0」〜「15」の数値はラン長を、またテ
ーブル中の2、3・・・16の数値はハフマン符号語の
ビット長をそれぞれ示す。例えば図11において、ラン
長が「1」で、グループ番号が「6」であるAC成分に
ついては、ハフマン符号語のビット長は16である。D
C成分のハフマン符号長テーブルにおいて、上欄の
「0」〜「11」の数値はグループ番号を示し、またテ
ーブル中の2、3・・・11の数値はハフマン符号語の
ビット長をそれぞれ示す。
ルは、図10に示されるように、量子化係数の最小値Q
min が「1」または「2」であるとき選択され、またJ
PEGにより推奨されたハフマンテーブルに対応してい
る。
あり、図10に示されるように、量子化係数の最小値Q
min が「3」または「4」であるとき選択される。第2
のハフマン符号長テーブルは、第1のハフマン符号長テ
ーブル(図11)と比較し、グループ番号「10」のハ
フマン符号語が削除されている。すなわち16ビットの
符号語が16個だけ削除されており、これにより、以下
に述べるように他の16個の16ビットの符号語を15
ビットに短縮することができる。
が「0/A」の符号語「1111111110000011」が削除され
ると、16ビットの符号語「1111111110000010」につい
ては、その最下位ビット「0」を省略しても、他の符号
語と混同することはない。すなわち、この符号語「1111
111110000010」は15ビットの符号語「 1111111110000
01」に変更することが可能となる。このように、いずれ
の16ビットの符号語を削除しても、この符号語と比較
して最下位ビットだけが異なる他の16ビットの符号語
を15ビットに短縮することができる。したがって、1
6ビットの符号語を16個だけ削除すると、16個の1
6ビットの符号語を15ビットに短縮することができ
る。
/A」、「1/A」、「2/A」・・・の各符号語が削
除され、これに伴い、「0/9」、「1/6」、「2/
5」・・・の各符号語が15ビットに短縮されている。
なお、このハフマンテーブルにおいて15ビットの符号
語のうち最大値は「 111111111010000」となるため、1
6ビットの符号語の最小値(ラン長/SSSSが「1/
7」)は「1111111110100010」に定められ、これを
「1」ずつ加算することにより以下の16ビットの符号
語が作成される。
短縮したことにより、15ビットの符号語が多くなりす
ぎることがある。このような場合には、2つの16ビッ
トの符号語を削除することにより、1つの15ビットの
符号語を14ビットに短縮すればよい。なお、16ビッ
トの符号語を6つ削除した場合には、1つの15ビット
の符号語を13ビットに短縮することができる。このよ
うな手法により、第2のハフマン符号長テーブルから図
13に示す第3のハフマン符号長テーブルを得ることが
でき、同様に、第4〜第8のハフマン符号長テーブルが
得られる。
に関する第1〜第8のハフマン符号長テーブルは、輝度
信号のAC成分のハフマン符号長テーブルと同様な手法
により生成される。
ようにハフマン符号語の種類が少ないため、AC成分の
ように多くの符号語を削除することができない。すなわ
ち図27および図28に示すように、各ハフマン符号長
テーブルは、基本的にグループ番号の最大値Gmax が異
なるだけであり、符号語の短縮はAC成分の場合ほど効
果的ではない。なお、図27と図28において各表の左
側の数値は選択テーブル番号を示している。
ーブルの量子化係数の値に応じてハフマン符号長テーブ
ルを選択することにより、最適なハフマンテーブルが得
られる。すなわち本実施例によれば、最適なハフマンテ
ーブルを得るために量子化DCT係数に対して統計処理
を施す必要はなく、簡単な処理により短い時間で、原画
像の画質を低下させることなく、その画像データを効率
的に圧縮することができる。
理により、効率的な情報圧縮を行うことができるという
効果が得られる。
ロック図である。
T変換係数S(Y)uv 、量子化DCT係数R(Y)uv の例を
示す図である。
る。
示すフローチャートである。
キャンを示す図である。
す図である。
号長テーブルとの関係を示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
符号長テーブルを示す図である。
フマン符号長テーブルを示す図である。
フマン符号長テーブルを示す図である。
号Y、色差信号Cb、Crの量子化DCT係数はハフマ
ン符号化処理回路23に入力され、所定のアルゴリズム
によりハフマン符号化される。このハフマン符号化にお
いて用いられるハフマンテーブルT2は、ハフマンテー
ブル選択部24によって選択された、後述するハフマン
符号長テーブルに基づいて生成される。すなわちハフマ
ン符号長テーブルは、ハフマン符号語のビット長を定め
るために設けられ、ハフマン選択部24には、複数のハ
フマン符号長テーブルが格納されている。なおハフマン
符号長テーブルの選択は、後述するように、使用する量
子化テーブル中の最小量子化係数Qminに基づいて行わ
れる。
れる量子化テーブルQ(Y)uv の一例を示している。この
ような量子化テーブルQ(Y)uv としては、上述したよう
に、輝度信号Yと色差信号Cb、Crとで別のものでも
よい。この場合、JPEGフォーマットの画像データを
ICメモリカードMに記録する際に、各信号に対応した
位置に、その信号の量子化に使用された量子化テーブル
Q(Y)uv の内容が記録される。
示す処理ルーチンによって行われる。まずステップ12
0において、63個の量子化AC係数が図6に示す順序
でジクザクスキャンされ、1次元配列データに並びかえ
られる。次に、ステップ122では、1次元に並べられ
た各量子化AC係数値が「0」であるか否かが判断され
る。量子化AC係数が「0」である時、ステップ124
において、その「0」である量子化AC係数が連続する
数がカウントされる。これにより「0」が連続する長
さ、すなわちラン長(NNNN)が求められる。
Claims (4)
- 【請求項1】 原画像データに直交変換を施して直交変
換係数を求める直交変換手段と、前記直交変換係数を量
子化テーブルによって量子化し、量子化直交変換係数を
求める量子化手段と、前記量子化テーブルを構成する量
子化係数の値に応じて、所定のビット長を有する多数の
ハフマン符号語により構成されるハフマンテーブルを定
めるハフマンテーブル設定手段と、前記ハフマンテーブ
ル設定手段によって定められたハフマンテーブルを用い
て前記量子化直交変換係数を符号化し、圧縮画像データ
を形成する符号化手段とを備えたことを特徴とする画像
圧縮装置。 - 【請求項2】 前記ハフマンテーブル設定手段は、前記
量子化係数のうちの最小値に応じてハフマンテーブルを
定めることを特徴とする請求項1に記載の画像圧縮装
置。 - 【請求項3】 前記ハフマンテーブル設定手段は、ハフ
マン符号語のビット長を定めるための複数のハフマン符
号長テーブルを有し、前記量子化係数の値に応じて、1
つのハフマン符号長テーブルを選択することを特徴とす
る請求項1に記載の画像圧縮装置。 - 【請求項4】 前記ハフマン符号長テーブルは、量子化
直交変換係数をグループ化するためのグループ番号と、
ラン長とに応じて、ハフマン符号語のビット長が変化す
るように構成され、前記ハフマンテーブル設定手段は、
前記量子化係数の最小値が大きいほど、前記グループ番
号の最大値が小さいハフマン符号長テーブルを選択する
ことを特徴とする請求項3に記載の画像圧縮装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14086594A JP3532963B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 画像圧縮装置 |
US08/854,803 US5805737A (en) | 1994-05-31 | 1997-05-12 | Image signal compressing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14086594A JP3532963B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 画像圧縮装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07327232A true JPH07327232A (ja) | 1995-12-12 |
JP3532963B2 JP3532963B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=15278548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14086594A Expired - Lifetime JP3532963B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-05-31 | 画像圧縮装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5805737A (ja) |
JP (1) | JP3532963B2 (ja) |
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