JPH1023413A

JPH1023413A - 符号化装置

Info

Publication number: JPH1023413A
Application number: JP17320396A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Suzuki; 一弘鈴木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】分割画像毎にパイプライン処理を行って装置
規模の小さい符号化装置を提供することを目的とする。【解決手段】線順次出力手段１は、走査線順次に画像
データを出力する。第１の切替手段２は、画像データを
一定の走査線順次毎に分割して出力先を切り替える。蓄
積手段３ａ〜３ｄは、走査線順次毎に分割された画像デ
ータを蓄積する。画素ブロック構成手段５ａ〜５ｃは、
蓄積手段から一定の順序で画素を読みだして画素ブロッ
クを構成する。第２の切替手段４ａ〜４ｃは、蓄積手段
３ａ〜３ｄと画素ブロック構成手段５ａ〜５ｃとの接続
を一定の順序で切り替える。符号量算出手段６は、量子
化係数から符号量を算出する。最適量子化制御係数算出
手段７は、符号量をもとに最適量子化制御係数を算出す
る。符号化手段８は、最適量子化制御係数を用いて画素
ブロックを符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は符号化装置に関し、
特に画像データを符号化する符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直交変換符号化方式は、階調を有する画
像を高能率に符号化する方式として知られている。中で
もＤＣＴ（離散コサイン変換）を用いたＪＰＥＧ（Ｊｏ
ｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔＧｒ
ｏｕｐ）やＭＰＥＧ（ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅ
ＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ）と呼ばれる方式は、国際標
準方式となっている。

【０００３】ＤＣＴはエッジを含まない領域に対して
は、画像データの電力の大部分が低い周波数成分に集中
するため、高い周波数成分を粗く量子化してもそれほど
画質に影響なく高い圧縮率が得られる。一方、画素ブロ
ック内にエッジなどが含まれる場合には、高い周波数成
分にも電力が分散するために圧縮率が低下する。

【０００４】また、圧縮率や画質を変更する場合には、
設定された量子化マトリックスに一定の値を乗じて量子
化ステップ幅を一様に増減する処理が行われる。この処
理を量子化スケーリングと呼ぶ。また、各要素に乗じる
一定値はスケーリングファクタあるいは量子化制御係数
といわれるが、以降では量子化制御係数と呼ぶことにす
る。

【０００５】このようにＤＣＴを用いた符号化圧縮率
は、画像内容に依存したものとなることから、画像デー
タの符号量を一定にすることが必要である。画像データ
の符号量を一定にすることを目的としたものとして、例
えば、特開平４−２３３３７３号公報のように目標符号
量に収束する量子化制御係数を求める手法がある。

【０００６】図２０は、上記の従来技術の構成を示す図
である。入力画像信号をディジタルの画像データにアナ
ログ−ディジタル変換するＡ／Ｄ部１００と、画像デー
タを量子化制御係数ｑ１で符号化して符号量ｂ１を算出
する第１の符号化部１０１と、画像データを量子化制御
係数ｑ２で符号化して符号量ｂ２を算出する第２の符号
化部１０２と、画像データを一定時間遅延させる遅延部
１０３と、符号量ｂ１、符号量ｂ２から目標符号量ｂ０
に収束するように量子化制御係数ｑ０を求める演算部１
０４と、演算部１０４で決定された量子化制御係数ｑ０
で、遅延された画像データを符号化する第３の符号化部
１０５と、から構成される。

【０００７】入力されたアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ部
１００でディジタルの画像データに変換される。画像デ
ータは第１の符号化部１０１に入力され、量子化制御係
数ｑ１で符号化されて符号量ｂ１が算出される。同様に
画像データは第２の符号化部１０２に入力され、量子化
制御係数ｑ２で符号化されて符号量ｂ２が算出される。
演算部１０４は量子化制御係数ｑ１と符号量ｂ１、量子
化制御係数ｑ２と符号量ｂ２の組合せを線形補間して、
目標符号量ｂ０に収束するように量子化制御係数ｑ０を
求める。そして、画像データは遅延部１０３で一定時間
遅延した後に第３の符号化部１０５に入力され、演算部
１０４で決定された量子化制御係数ｑ０で符号化され
る。

【０００８】このような従来技術では、Ａ／Ｄ変換され
た画像データを遅延部で約１フレーム分遅延させて符号
化を行っている。また、少なくとも２つの符号化部を並
列化して、同時に２種類の量子化制御係数で符号化した
場合の符号量を算出し、目標符号量となる量子化制御係
数を決定している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術では、遅延部にメモリを備える必要がある。メ
モリ容量としては例えば、ディジタル複写機で通常扱わ
れるＩＳＯＡ４サイズ（２１０〔ｍｍ〕×２９７〔ｍ
ｍ〕）の大きさを持つ原稿の場合、これを画素当たり８
〔ｂｉｔ〕、解像度１６〔画素／ｍｍ〕程度で入力する
と、２１０×１６×２９７×１６＝１５，９６６，７２
０バイトのデータとなる。また、フルカラーで入力する
場合のデータ量はこの３倍となり、１５，９６６，７２
０〔画素〕×３〔ｂｙｔｅ／画素〕＝４７，９００，１
６０バイトという膨大なデータとなる。

【００１０】したがって、複数の符号化部で並列に符号
化して、目標符号量に収束する量子化制御係数を決定す
る場合、こうした高精細でデータ量の多い画像を所定の
期間遅延させるだけのメモリを備えることは装置規模が
増大するという問題点があった。

【００１１】また、メモリを備えない場合には、符号化
の繰り返しが必要となり、演算量、処理時間が増加する
という問題点があった。本発明はこのような点に鑑みて
なされたものであり、分割画像毎に並列処理を行って装
置規模の小さい符号化装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】また、本発明の他の目的は、１回の走査で
目標の符号量に収束する量子化制御係数を決定する符号
化装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、画像データを符号化する符号化装置において、走査
線順次に画像データを出力する線順次出力手段と、前記
画像データを一定の走査線順次毎に分割して出力先を切
り替える第１の切替手段と、走査線順次毎に分割された
前記画像データを蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段か
ら一定の順序で画素を読みだして画素ブロックを構成す
る画素ブロック構成手段と、前記蓄積手段と前記画素ブ
ロック構成手段との接続を一定の順序で切り替える第２
の切替手段と、前記第１及び第２の切替手段の切替制御
を行う切替制御手段と、前記画素ブロックを符号化して
少なくとも２つの量子化制御係数で定まる量子化特性で
量子化して量子化係数を求め、前記量子化係数から符号
量を算出する符号量算出手段と、前記符号量をもとに目
標符号量に収束するような最適量子化制御係数を算出す
る最適量子化制御係数算出手段と、前記最適量子化制御
係数を用いて前記画素ブロックを符号化する符号化手段
とを有することを特徴とする符号化装置が提供される。

【００１４】ここで、線順次出力手段は、走査線順次に
画像データを出力する。第１の切替手段は、画像データ
を一定の走査線順次毎に分割して出力先を切り替える。
蓄積手段は、走査線順次毎に分割された画像データを蓄
積する。画素ブロック構成手段は、蓄積手段から一定の
順序で画素を読みだして画素ブロックを構成する。第２
の切替手段は、蓄積手段と画素ブロック構成手段との接
続を一定の順序で切り替える。切替制御手段は、第１及
び第２の切替手段の切替制御を行う。符号量算出手段
は、画素ブロックを符号化して量子化制御係数で定まる
量子化特性で量子化して量子化係数を求め、量子化係数
から符号量を算出する。最適量子化制御係数算出手段
は、符号量をもとに目標符号量に収束するような最適量
子化制御係数を算出する。符号化手段は、最適量子化制
御係数を用いて画素ブロックを符号化する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は符号化装置の構成ブロッ
ク図である。符号化装置は、走査線順次に画像データを
出力する線順次出力手段１と、画像データの出力先を切
り替える第１の切替手段２と、画像データを複数ライン
分蓄積する蓄積手段３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、蓄積手
段からの出力を切り替える第２の切替手段４ａ、４ｂ、
４ｃと、画素ブロックを構成する画素ブロック構成手段
５ａ、５ｂ、５ｃと、符号量を算出する符号量算出手段
６と、最適量子化制御係数Ｑ０を算出する最適量子化制
御係数算出手段７と、最適量子化制御係数Ｑ０で画像デ
ータを符号化する符号化手段８と、第１の切替手段２及
び第２の切替手段４ａ、４ｂ、４ｃの切替え制御を行う
切替制御手段９と、から構成される。また、符号量算出
手段６は、符号量Ｂ１を出力する第１の符号量算出手段
６ａと、符号量Ｂ２を出力する第２の符号量算出手段６
ｂと、から構成される。

【００１６】次に、入力される画像を分割して、それぞ
れの分割画像の処理をパイプライン的に行う高速処理に
ついて説明する。図２は、分割画像を示す図である。分
割画像は、入力画像１０を複数の走査線から構成される
帯状領域に分割したものである。各分割画像１ａ〜１ｆ
・・・は、等しい走査線数となるように分割される。

【００１７】図３は、４個の蓄積手段を備えた場合に、
分割画像毎に施されるパイプライン処理の流れを示す図
である。以降の説明では蓄積手段をブロックラインバッ
ファと呼ぶことにする。また、表中の括弧内の数字は符
号量算出回数である。はじめに期間Ａでは、ブロックラ
インバッファ３ａに対して図２の分割画像１ａに相当す
る画像データが読み込まれる。続いて期間Ｂでは、ブロ
ックラインバッファ３ａの分割画像１ａに対して１回目
の予備符号化が行われ、１回目の符号量が算出される。
予備符号化については後述する。そして、これと並行し
てブロックラインバッファ３ｂには、分割画像１ｂが読
み込まれる。

【００１８】さらに、期間Ｃでは、ブロックラインバッ
ファ３ａの分割画像１ａに対して、２回目の予備符号化
が行われ、２回目の符号量が算出される。このときブロ
ックラインバッファ３ｂの分割画像１ｂに対して１回目
の予備符号化が行われ、ブロックラインバッファ３ｃに
は分割画像１ｃが入力される。

【００１９】期間Ｄでは、ブロックラインバッファ３ａ
の分割画像１ａに対して、上述した２回目の予備符号化
の結果から推定された量子化制御係数を用いて符号化が
行われ、符号データが出力される。この時点でブロック
ラインバッファ３ａに保存された分割画像１ａに対する
一連の処理が終了したことになり、次の期間Ｅではブロ
ックラインバッファ３ａに新たな分割画像が読み込まれ
ることになる。

【００２０】同様の動作を継続することにより、入力さ
れた画像を分割画像単位に所定の符号量に制御して符号
化を行う。また、符号量制御に必要な一連の処理を互い
にオーバーラップさせることになるので、符号化に要す
る時間は１パスの符号化処理に要する時間とほぼ等しく
することができる。

【００２１】次に、ブロックラインバッファへの画像デ
ータ入力動作について説明する。図４は、ブロックライ
ンバッファに画像データが入力される様子を示す図であ
る。ブロックラインバッファ３は、主走査方向について
は線順次出力手段１で走査可能な最大画素数以上の容量
を持つ。また、副走査方向については１画素ブロックを
構成するのに必要なライン数を持つものとする。図では
８ラインである。

【００２２】図５は、ブロックラインバッファから画像
データが出力される様子を示す図である。ブロックライ
ンバッファ３から出力する画像データは図のようにブロ
ックスキャン順に読みだされる。そして、画素ブロック
構成手段５ａ、５ｂ、５ｃ内で画素ブロックが構成され
る。画素ブロックは８×８画素で構成される。

【００２３】次に、第１及び第２の切替手段の動作につ
いて説明する。図６は、第１の切替手段と第２の切替手
段の動作を示す図である。また分割画像を以降の説明で
は、ブロックラインと呼ぶ。はじめにブロックライン１
ａの画像データは、線順次出力手段１によって読み込ま
れ、第１の切替手段２によって接続されているブロック
ラインバッファ３ａに記憶されることを示している。

【００２４】続くブロックライン１ｂの読み込みの際に
は、第１の切替手段２の出力先はブロックラインバッフ
ァ３ｂに切り替えられているので、ブロックラインバッ
ファ３ｂに画像データが記憶される。この時、第２の切
替手段４ａはブロックラインバッファ３ａに接続される
ので、すでに記憶されている第１のブロックラインの画
像データの読み出し動作が、ブロックラインバッファ３
ｂへの書き込み動作と並列して実行できる。

【００２５】これ以降のブロックラインの画像データに
ついても同様に、図に示されるようにブロックライン単
位に書き込みと読み出しが並列して実行されることにな
る。また、切替制御手段９は、上記のような第１の切替
手段２と、第２の切替手段４ａ、４ｂ、４ｃとの接続の
切り替えを制御する。

【００２６】以上説明したように、ブロックラインバッ
ファを切替手段で切り替えて画素ブロック構成手段で画
素ブロックを構成するパイプライン的な並列処理を行う
構成とした。

【００２７】これにより、画像データの並列処理を実行
でき、大容量の画像に対しても、原稿全体を記憶するメ
モリを必要とせず、高速符号化処理の実行が可能とな
る。次に、予備符号化を行う符号量算出手段について説
明する。第１の符号量算出手段と第２の符号量算出手段
は、同じ構成なので符号量算出手段として説明する。図
７は、符号量算出手段の構成を示す図である。符号量算
出手段は、直交変換手段（以下ＤＣＴとする。）６０１
と、量子化手段６０３と、可変長符号化手段（以下ＶＬ
Ｃとする。）６００と、から構成される。ＤＣＴ６０１
は、画像データを画素ブロック毎に分割し、画素ブロッ
ク毎に直交変換を施し変換係数を求める。

【００２８】図８は、ＤＣＴ後の変換係数マトリクスの
概略を示す図である。図のように水平、垂直方向の周波
数成分に対応する８×８の要素で構成されている。最左
上に位置する直流係数６０１ａは、ＤＣＴ前の画素ブロ
ックの平均輝度値に相当する。これに対しマトリクス内
のそれ以外の要素は交流係数である。

【００２９】量子化手段６０３は、変換係数を量子化マ
トリックスで量子化し、量子化係数を求める。量子化マ
トリックスは、量子化制御係数Ｑ１、Ｑ２でスケーリン
グされた後、量子化テーブル６０２に設定される。そし
て、ＶＬＣ６００は、量子化係数をもとにして符号量Ｂ
１、Ｂ２を算出する。

【００３０】次に、目標符号量に収束するための最適量
子化制御係数を決定するまでの原理について詳しく説明
する。量子化制御係数Ｑと符号量Ｂのそれぞれの対数
は、次式で表される１次関数を用いて近似できることが
経験則として知られている。

【００３１】

【数１】

【００３２】ここで、定数ａは同一の符号化であれば、
画像によらずほぼ一定となり、定数ｂの値は画像によ
り、一定の分布を持つとされている。

【００３３】図９は、量子化制御係数Ｑと符号量Ｂの対
数軸での関係を示す図である。横軸に量子化制御係数の
対数をとったｌｏｇＱを、縦軸に符号量Ｂの対数をとっ
たｌｏｇＢをとってある。図からもわかるように、量子
化制御係数Ｑと符号量Ｂのそれぞれの対数の関係は１次
関数となる。よって、１つの画像Ｘを符号化する場合に
２種類の量子化制御係数Ｑでスケーリングされた量子化
マトリクスで符号化してそれぞれの符号量Ｂを求めるこ
とができれば、式（１）の定数ａ、ｂを求めることがで
きる。そして、ａ、ｂが求まれば指定された目標符号量
Ｂ０に収束させるための最適量子化制御係数を式（１）
から求めることができる。

【００３４】すなわち、２つの量子化制御係数Ｑ１、Ｑ
２から得られた符号量がＢ１、Ｂ２であれば、式（１）
から、

【００３５】

【数２】

【００３６】

【数３】

【００３７】となる。そして、式（１）のＢを目標符号
量Ｂ０と置き換え、式（２）、式（３）のａ、ｂを式
（１）に代入すれば次式のように最適量子化制御係数Ｑ
０を求めることができる。

【００３８】

【数４】

【００３９】以上説明したように、本実施の形態では、
個々の分割画像に対して、少なくとも２回の予備的な符
号化を行い、量子化制御係数と発生符号量の関係を求
め、次にこの関係から指定された符号量となる最適量子
化制御係数を算出して符号化を行う。

【００４０】また、本実施の形態では、基本的に各分割
画像を等しい符号量となるように制御することを目的と
しているが、分割画像に含まれる画像データが原稿の余
白などのもともと発生符号量の少ない領域である場合
は、最適量子化制御係数を過剰に小さくしてしまう場合
がある。このことは、発生符号量の大きな分割画像と発
生符号量の小さな分割画像が隣接している場合には、両
者に対して算出された最適量子化制御係数が大きく異な
り、これら２つの分割画像の境界が不連続になるなどの
視覚的な妨害が復号画像に発生することがある。

【００４１】このため、最適量子化制御係数を制御する
範囲を上限値、下限値としてあらかじめ設定しておき、
この範囲外に最適量子化制御係数が収束した場合は、い
ずれか近い方の値を最適量子化制御係数として採用す
る。

【００４２】次に、ＶＬＣについて詳しく説明する。図
１０は、ＶＬＣの構成を示す図である。ＶＬＣは、量子
化係数のマトリクスの走査順序を変換して、直流係数と
１次元化された交流係数を出力するスキャン変換手段６
０と、直流係数を１画素ブロックの期間遅延する遅延器
６１と、１画素ブロック前の直流係数と現在の画素ブロ
ックの直流係数とを減算して差分情報を出力する減算器
６２と、差分情報をその大きさによって所定のグループ
に分類し、グループ番号とグループ内の数値を識別する
ための付加ビットを出力するグループ判定手段６３ａ
と、グループ番号に対応する可変長符号語の長さを直流
係数符号表６５より読み出し、付加ビットの長さと加算
して符号長情報を出力する符号長読み出し手段６４ａ
と、入力される量子化係数が無効（値が０）であるか否
かを判定して両者を分離する無効係数判定手段６６と、
無効係数の連続する長さをカウントしてその長さを出力
する零ランカウンタ６７と、入力される有効係数をその
大きさによって所定のグループに分類し、グループ番号
とグループ内の数値を識別するための付加ビットを出力
するグループ判定手段６３ｂと、無効係数の連続する長
さとそれに続く有効係数の大きさを示すグループ番号か
ら決定される可変長符号語の長さを交流係数符号表６８
から読み出し、付加ビットの長さと加算して符号長情報
を出力する符号長読み出し手段６４ｂと、符号長を累積
加算し１画像あたりの符号量Ｂを計算する加算器６９
と、から構成される。

【００４３】次に、ＶＬＣでの符号量Ｂの計算動作につ
いて説明する。はじめに、スキャン変換手段６０で量子
化係数は直流係数と交流係数に分離される。図１１は、
スキャン変換手段で行われるジグザグスキャンの様子を
示す図である。直流係数６０１ａを除く交流係数は、図
のようなジグザグスキャンによって２次元の配列から１
次元の配列に変換される。

【００４４】以下、直流係数に対する処理について説明
する。スキャン変換手段６０によって分離された直流係
数は、遅延器６１に記憶される。そして、遅延器６１に
記憶されていた１画素ブロック前の直流係数が出力され
る。

【００４５】減算器６２は、１画素ブロック前の直流係
数と現在の直流係数との差分を計算し差分情報として出
力する。グループ判定手段６３ａは、入力される差分信
号が属するグループ番号（ＳＩＺＥ）と、差分信号がグ
ループ内のどの数値に対応するかを識別するための付加
ビットとを出力する。図１２は、直流係数の差分のグル
ープ化を示す図である。例えば、入力される差分信号
（直流係数の差分６３ａ-2）が４であれば、ＳＩＺＥ６
３ａ-1は３で、付加ビット６３ａ-3は３である。

【００４６】符号長読み出し手段６４ａは、入力された
ＳＩＺＥに対応する可変長符号語の長さを直流係数符号
表６５から読み出す。図１３に直流係数符号表を示す。
直流係数符号表６５は、ＳＩＺＥ６５ａと、符号語６５
ｂと、符号長６５ｃとからなる。例えば、ＳＩＺＥ６５
ａが３ならば符号長６５ｃは３である。

【００４７】通常の符号化処理の場合には、ＳＩＺＥ
と、対応する符号語（ビットパターン）と、符号長とが
設定される必要があるが、本実施の形態では符号語は必
要ないためＳＩＺＥと符号長のみが設定されているだけ
でもよい。

【００４８】以上のようにして決定された可変長符号語
の長さと、付加ビットの長さとを加算して、１画素ブロ
ック内の直流成分の符号長を出力する。次に、交流係数
に対する処理について説明する。無効係数判定手段６６
は、スキャン変換手段６０から、１次元の係数列として
出力された交流係数の値が無効（０）であるか否かを判
定する。

【００４９】零ランカウンタ６７は、値が０の場合に
は、その連続する長さ（ＲＵＮ）をカウントする。ま
た、値が有効（０でない）である交流係数が検出された
場合には、グループ判定手段６３ｂに出力する。

【００５０】グループ判定手段６３ｂは、直流係数の場
合と同様にグループ番号（ＳＩＺＥ）と検出された有効
係数がグループ内のどの数値に対応するかを識別するた
めの付加ビットとを出力する。図１４は、交流係数のグ
ループ化を示す図である。例えば、入力される交流係数
６３ｂ-2が８であれば、ＳＩＺＥ６３ｂ-1は４で、付加
ビット６３ｂ-3は４である。

【００５１】符号長読み出し手段６４ｂは、有効係数が
検出された時点で、それまでに零ランカウンタ６７で計
数された数値（ＲＵＮ）と、グループ判定手段６３ｂで
決定されたＳＩＺＥの組合せに対応した可変長符号語を
決定する。

【００５２】図１５に、交流係数符号表を示す。交流係
数符号表はＲＵＮとＳＩＺＥの組合せ（ＲＵＮ／ＳＩＺ
Ｅ）６８ａと、符号語６８ｂと、符号長６８ｃとからな
る。ただし、直流係数符号表の場合と同様に、符号語が
設定されていなくても構わない。

【００５３】図１６は、ＲＵＮとＳＩＺＥから構成され
る２次元の符号表を表すものである。この符号表６４ｃ
は、図１５の（ＲＵＮ／ＳＩＺＥ）６８ａの組み合わせ
を形成するための表である。

【００５４】以上のようにして、符号長読み出し手段６
４ｂはＲＵＮとＳＩＺＥの組合せに対応する可変長符号
語の長さを読み出し、付加ビット長と加算して交流係数
の符号語長を出力する。

【００５５】加算器６９は、符号長読み出し手段６４
ａ，６４ｂの出力する符号長を、画像全体にわたって累
積加算することで、画像全体の符号量Ｂを計算する。以
上の構成、及び動作により、画像をあらかじめ指定され
た目標符号量Ｂ０に符号化することができる。

【００５６】図１７は、符号化手段の構成を示す図であ
る。符号化手段８は、ＤＣＴ６０１ｂと、量子化手段６
０３ｂと、ＶＬＣ６００ｂと、から構成される。量子化
手段６０３ｂは、変換係数を量子化マトリックスで量子
化し、量子化係数を求める。量子化マトリックスは、最
適量子化制御係数Ｑ０でスケーリングされた後、量子化
テーブル６０２ｂに設定される。そして、ＶＬＣ６００
ｂは、量子化係数をもとにして符号データを出力する。

【００５７】また、符号化手段８は、１つのブロックラ
インの符号化を開始する前に、そのブロックラインの先
頭にこれから符号化に使用する量子化マトリックス、も
しくは最適量子化制御係数を設定して、復号の際に量子
化マトリックスの変更が可能であるようにする。また、
ｎ−１個目のブロックラインの最適量子化制御係数と、
ｎ個目のブロックラインの最適量子化制御係数の差分で
あっても構わない。

【００５８】こうした量子化マトリックスの変更を指示
する情報は、ＪＰＥＧにおけるマーカーコードと同様の
手法を用いて設定することが可能である。ＪＰＥＧで
は、最適量子化制御係数や同期情報などの設定にマーカ
ーコードと呼ばれる制御情報が定義され符号データ中に
設定できるようになっている。

【００５９】これは、符号データ中にバイト境界に整合
するようにＦＦ（Ｈ）を挿入し、その後に０以外の値を
持つ１バイトのマーカーコードを続けるものである。符
号データとしてＦＦが発生した場合には、直後に００
（Ｈ）を付与することでマーカーコードと符号データを
区別することが可能である。

【００６０】本実施の形態では、ＪＰＥＧの未定義のマ
ーカーコードを用いて、量子化マトリックスの変更を指
示するものとする。また、ＪＰＥＧのマーカーコードに
は、データの開始、終了を示すもののようにマーカーコ
ード単独で使用されるものの他に、可変長のフィールド
を持つものもある。本実施の形態に使用するマーカーコ
ードは、量子化マトリックスの変更内容を設定するため
の可変長のフィールドを備えたものとする。

【００６１】さらに、量子化マトリックスの変更を指示
する情報をバイト境界に整合するように設定するため、
符号化手段８は各ブロックラインがバイト境界で終わる
ように符号データの出力後にフィルビットを付加する。
これにより、量子化マトリックスの変更を指示する情報
の検出が容易になるだけでなく、符号データ中から特定
のブロックラインに対応する符号データの抜き出しが可
能である。

【００６２】次に、パイプライン動作が破綻しないため
の処理について説明する。一般にスキャナ等による原稿
の入力動作は等速度で実行されるため、分割画像の入力
処理に要する時間は一定と考えることができる。また、
最終的な符号化処理についても、符号量制御をすること
によって処理時間をほぼ一定にすることができる。した
がって、制御目標となる圧縮率の設定などにより、画像
の入力処理に要する時間以内に制御できる。

【００６３】これに対し、予備符号化処理は、分割画像
の原稿特性が未知であるまま符号化処理を行うので、所
定の時間内にすべての処理が終了しない場合がある。こ
のような場合には、ブロックラインバッファ内のすべて
の画像データに対して予備符号化を行わず、部分的な領
域を予備符号化の対象とする。部分的な領域としては、
奇数番目または偶数番目といった画素ブロックのみとし
てもよいし、情報量の少ない原稿余白部を除く意味で、
ブロックラインバッファの中央部分の画素ブロックを用
いてもよい。

【００６４】また、線順次出力手段での処理の終了を符
号量算出手段に通知することで、予備符号化処理を強制
的に終了させ、その時点で予備符号化処理の完了してい
るブロック数と符号量から、ブロックライン全体の符号
量を推定してもよい。

【００６５】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図１８は、第２の実施の形態の符号化装置の
構成ブロック図である。符号化装置は、走査線順次に画
像データを出力する線順次出力手段１と、画像データの
出力先を切り替える第１の切替手段２ａと、画像データ
を複数ライン分蓄積する蓄積手段３ａ、３ｂ、３ｃと、
蓄積手段からの出力を切り替える第２の切替手段４ｃ、
４ｄと、画素ブロックを構成する画素ブロック構成手段
５ａ、５ｂと、符号量Ｂ１と符号量Ｂ２とを出力する近
似符号量算出手段６ｃと、最適量子化制御係数Ｑ０を算
出する最適量子化制御係数算出手段７と、最適量子化制
御係数Ｑ０で画像データを符号化する符号化手段８と、
第１の切替手段２ａ及び第２の切替手段４ｃ、４ｄの切
替え制御を行う切替制御手段９ａと、から構成される。

【００６６】次に、近似量子化係数について説明する。
静止画像符号化の国際標準方式であるＪＰＥＧのベース
ラインシステムと呼ばれる必須方式は、直交変換符号化
を用いる方式である。ＪＰＥＧでの量子化処理は、次式
で表される。

【００６７】

【数５】

【００６８】

【数６】

【００６９】ここで、Ｆ1 （ｉ，ｊ）は量子化係数、Ｆ
（ｉ，ｊ）は変換係数、Ｑ（ｉ，ｊ）は量子化マトリク
スを表す。ｉ、ｊは、個々のマトリクス内の要素の位置
に対応する。また、〔〕は整数化を表す演算子であ
る。

【００７０】量子化制御係数Ｑ＝２でスケーリングされ
た量子化マトリクスで変換係数の量子化を行って得られ
た量子化係数Ｆ２（ｉ，ｊ）と、量子化制御係数Ｑ＝１
でスケーリングされた所定の量子化マトリクスで変換係
数を量子化して得られた量子化係数を１／２（１ビット
右シフト）して得られた近似量子化係数Ｆ２-1（ｉ，
ｊ）との関係は近似的に次式で表すことができる。

【００７１】

【数７】

【００７２】ここで、≫は右方向、≪は左方向へのビッ
トシフト演算を表すものし、両辺の差は、丸め処理（四
捨五入）に起因する。

【００７３】したがって、近似量子化係数Ｆ２-1（ｉ，
ｊ）を符号化した際の符号量は、量子化係数Ｆ２（ｉ，
ｊ）を符号化した際の符号量と近似的に等しいとみなす
ことができる。

【００７４】このように、量子化マトリクスから得られ
る量子化係数にＮビットの右シフト処理を施して求めら
れる符号量と、同じ量子化マトリクスを２^Nでスケーリ
ングしたときに得られる符号量とが、量子化の丸め処理
に起因する誤差の範囲で近似できることを利用して、第
２の実施の形態では最適量子化制御係数を求めることに
なる。

【００７５】以上説明したように、第２の実施の形態の
符号化装置は、基本マトリクス（量子化制御係数Ｑ＝
１）から得られた符号量Ｂ１と、量子化制御係数Ｑ＝２
に対応する近似量子化係数から得られた符号量Ｂ２と、
を用い、上述した式（２）、式（３）から定数ａ、ｂを
求める。さらに、定数ａ、ｂと目標符号量Ｂ０を式
（４）に代入して、最適量子化制御係数Ｑ０を決定す
る。よって、複数の符号化部で並列に符号化することな
く最適量子化制御係数を決定できるため、装置規模の縮
小を実現する。

【００７６】なお、上記の説明では、近似量子化係数を
量子化係数を右へ１ビットシフトして得られるものとし
て説明してきたが、Ｎビットのシフト処理（ただし、Ｎ
は整数であり、右方向シフトを正、左方向を負とする）
としても構わない。そして、Ｎビットのシフト処理の場
合は、量子化制御係数Ｑ＝２^Nでスケーリングした量子
化係数に該当する。

【００７７】次に、近似符号量算出手段の構成について
説明する。図１９は、近似符号量算出手段の構成を示す
図である。近似符号量算出手段は、ＤＣＴ６０１と、量
子化手段６０３と、近似量子化係数算出手段６０４と、
ＶＬＣ６００、６００ａとから構成される。量子化手段
６０３は、変換係数を量子化マトリックスで量子化し、
量子化係数を求める。量子化マトリックスは、量子化制
御係数Ｑ１でスケーリングされた後、量子化テーブル６
０２に設定される。また、近似量子化係数算出手段６０
４は、量子化手段６０３が出力する量子化係数にシフト
処理を行って近似量子化係数を算出する。

【００７８】以上説明したように、第２の実施の形態で
は、第１の実施の形態と比べて４個必要であったブロッ
クラインバッファを３個に、３個必要であった第２の切
替手段を２個に削減することが可能であるため、装置構
成を簡略化できる。

【００７９】また、第２の実施の形態においても、符号
化部で符号化の繰り返しをする必要がなく、演算量、処
理時間の減少が可能になる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の符号化装
置は、ブロックラインバッファを一定の順序で切り替え
て、予備符号化と最適量子化制御係数での符号化とを並
列処理で行う構成とした。これにより、大容量の画像に
対しても原稿全体を記憶する大容量メモリを必要としな
い。

【００８１】また、本発明の符号化装置は、１つの符号
化部で複数の量子化制御係数に対応する符号量を算出す
る構成とした。これにより、目標の符号量に収束する最
適量子化制御係数を少ない演算量で計算でき、処理時間
が短くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の符号化装置の構成ブロック図である。

【図２】分割画像を示す図である。

【図３】４個の蓄積手段を備えた場合に、分割画像毎に
施されるパイプライン処理の流れを示す図である。

【図４】ブロックラインバッファに画像データが入力さ
れる様子を示す図である。

【図５】ブロックラインバッファから画像データが出力
される様子を示す図である。

【図６】第１の切替手段と第２の切替手段の動作を示す
図である。

【図７】符号量算出手段の構成を示す図である。

【図８】ＤＣＴ後の変換係数マトリクスの概略を示す図
である。

【図９】量子化制御係数Ｑと符号量Ｂの対数軸での関係
を示す図である。

【図１０】ＶＬＣの構成を示す図である。

【図１１】スキャン変換手段で行われるジグザグスキャ
ンの様子を示す図である。

【図１２】直流係数の差分のグループ化を示す図であ
る。

【図１３】直流係数符号表を示す。

【図１４】交流係数のグループ化を示す図である。

【図１５】交流係数符号表を示す。

【図１６】ＲＵＮとＳＩＺＥから構成される２次元の符
号表を表すものである。

【図１７】符号化手段の構成を示す図である。

【図１８】第２の実施の形態の符号化装置の構成ブロッ
ク図である。

【図１９】近似符号量算出手段の構成を示す図である。

【図２０】従来技術の構成を示す図である。

【符号の説明】

１線順次出力手段２第１の切替手段３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ蓄積手段４ａ、４ｂ、４ｃ第２の切替手段５ａ、５ｂ、５ｃ画素ブロック構成手段６符号量算出手段６ａ第１の符号量算出手段６ｂ第２の符号量算出手段７最適量子化制御係数算出手段８符号化手段９切替制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像データを符号化する符号化装置にお
いて、走査線順次に画像データを出力する線順次出力手段と、前記画像データを一定の走査線順次毎に分割して出力先
を切り替える第１の切替手段と、走査線順次毎に分割された前記画像データを蓄積する蓄
積手段と、前記蓄積手段から一定の順序で画素を読みだして画素ブ
ロックを構成する画素ブロック構成手段と、前記蓄積手段と前記画素ブロック構成手段との接続を一
定の順序で切り替える第２の切替手段と、前記第１及び第２の切替手段の切替制御を行う切替制御
手段と、前記画素ブロックを符号化して少なくとも２つの量子化
制御係数で定まる量子化特性で量子化して量子化係数を
求め、前記量子化係数から符号量を算出する符号量算出
手段と、前記符号量をもとに目標符号量に収束するような最適量
子化制御係数を算出する最適量子化制御係数算出手段
と、前記最適量子化制御係数を用いて前記画素ブロックを符
号化する符号化手段と、を有することを特徴とする符号化装置。
【請求項２】前記蓄積手段は、前記画像データを少な
くとも８走査線分蓄積することを特徴とする請求項１記
載の符号化装置。
【請求項３】前記最適量子化制御係数算出手段は、前
記最適量子化制御係数の上限値と下限値とを設定し、前
記最適量子化制御係数が前記上限値と前記下限値との範
囲外の値に収束した場合は、前記上限値あるいは前記下
限値のいずれか近い方を出力することを特徴とする請求
項１記載の符号化装置。
【請求項４】前記符号化手段は、前記画像データを符
号化する際に、前記画像データを一定の走査線順次毎に
分割して符号化して得られる符号データの先頭に量子化
特性を示す情報を付与することを特徴とする請求項１記
載の符号化装置。
【請求項５】前記符号化手段は、前記画像データを符
号化した符号データの終了がバイト境界となるようにフ
ィルビットを付与することを特徴とする請求項１記載の
符号化装置。
【請求項６】前記符号量算出手段は、前記画素ブロッ
ク毎に直交変換を施して変換係数を求める直交変換手段
と、前記変換係数を第１の量子化制御係数で定まる量子
化特性で量子化して前記量子化係数を求める第１の量子
化手段と、前記量子化係数に可変長符号化を施して前記
第１の符号量を算出する第１の可変長符号化手段と、か
らなる第１の符号量算出手段と、前記直交変換手段と、
前記変換係数を第２の量子化制御係数で定まる量子化特
性で量子化して前記量子化係数を求める第２の量子化手
段と、前記量子化係数に前記可変長符号化を施して前記
第２の符号量を算出する第２の可変長符号化手段と、か
らなる第２の符号量算出手段と、から構成されることを
特徴とする請求項１記載の符号化装置。
【請求項７】前記第１及び第２の符号量算出手段は、
同一の可変長符号表を用いて前記第１及び第２の符号量
を算出することを特徴とする請求項６記載の符号化装
置。
【請求項８】前記直交変換手段は、離散コサイン変換
であることを特徴とする請求項６記載の符号化装置。
【請求項９】前記最適量子化制御係数算出手段は、前
記第１及び第２の量子化制御係数と前記第１及び第２の
符号量との対数をとったパラメータからなる１次関数に
よって、前記最適量子化制御係数を決定することを特徴
とする請求項６記載の符号化装置。
【請求項１０】前記符号量算出手段は、前記直交変換
手段と、前記第１の量子化手段と、前記第１の可変長符
号化手段と、前記第２の量子化制御係数で定まる量子化
特性で、前記変換係数の量子化を行って得られる量子化
係数と近似的に等しくなる近似量子化係数を算出する近
似量子化係数算出手段と、前記近似量子化係数に前記可
変長符号化を施して第２の符号量を算出する可変長符号
化算出手段と、から構成されることを特徴とする請求項
１記載の符号化装置。
【請求項１１】前記近似量子化係数算出手段は、前記
第２の量子化制御係数を２^Nとし、前記第１の量子化制
御係数で定まる量子化特性で量子化して得られた前記量
子化係数にＮビットのシフト処理を行って前記近似量子
化係数を算出することを特徴とする請求項１０記載の符
号化装置。
【請求項１２】前記直交変換手段は、離散コサイン変
換であることを特徴とする請求項１０記載の符号化装
置。
【請求項１３】前記最適量子化制御係数算出手段は、
前記第１の量子化制御係数及び前記近似量子化係数と、
前記第１及び第２の符号量との対数をとったパラメータ
からなる１次関数によって、前記最適量子化制御係数を
決定することを特徴とする請求項１０記載の符号化装
置。