JPH11122495A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH11122495A
JPH11122495A JP27758597A JP27758597A JPH11122495A JP H11122495 A JPH11122495 A JP H11122495A JP 27758597 A JP27758597 A JP 27758597A JP 27758597 A JP27758597 A JP 27758597A JP H11122495 A JPH11122495 A JP H11122495A
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code amount
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color space
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Akira Hatanaka
晃 畠中
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のパスによる符号量制御によって符号化を
行う場合でも、より高速に符号化処理を行うと共に劣化
の少ない適切な符号化データを蓄積又は伝送し得る画像
符号化装置を提供する。 【解決手段】光学系と撮像部と色空間画素数変換部と直
交変換部と量子化部と可変長符号化部と蓄積伝送部とを
有してなる画像符号化装置において、第1の符号化の際
には色空間画素数変換部の少なくとも色空間変換を省略
し、その結果得られる画像データを直交変換部に入力
し、この直交変換部から出力される符号化データの符号
量と目標とする符号量とから目標とする符号量を得る適
切な量子化係数を計算する符号量制御部を有し、第2の
符号化の際には色空間画素数変換部は色空間変換及び画
素数変換を共に行って、その結果得られる画像データを
直交変換部に入力し、この直交変換部から出力される符
号化データを蓄積及び/又は伝送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、画像符号化装
置、詳しくはデジタルカメラ等の電子的撮像装置等によ
って得られるデジタル画像信号に対して圧縮符号化を行
う画像符号化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、撮影レンズ等の光学系によって光
学的に結像された画像を光電変換素子等によって光電変
換し、この光電変換された電気信号としての画像信号
(画像データ)をA/D変換してデジタル画像信号とし
て記録(蓄積)するようにした、いわゆるデジタルカメ
ラ等の電子的撮像装置(以下、デジタルカメラという)
が広く普及している。
【0003】一般に画像データをデジタル化した場合、
そのデータ量は文字データ等に比べて膨大なものとな
る。したがって、この大量のデジタル画像データを適切
な処理速度で記録(蓄積)、伝送するための回路は大規
模なものになってしまい、その製造コストも大きなもの
となる。そこで、特に携帯性が重視され小型化及び低コ
スト化が要求されるデジタルカメラ等の画像データを扱
う小型機器等においては、蓄積や伝送を行う画像データ
を圧縮してデータサイズを削減するデータ圧縮技術が広
く利用されている。
【0004】従来のデジタルカメラにおいては、通常の
場合、蓄積や伝送を行う以前の画像データに対して、以
下のような圧縮符号化の処理が施されている。即ち光学
系によって光学的に結像された画像は光電変換素子等に
よって光電変換され、この画像データはA/D変換され
てデジタル画像データとされる。このデジタル化された
画像データは、所定単位の複数のブロック、例えば8画
素×8画素を一つの単位とする複数のブロックに分割さ
れ、このブロック毎にDCT演算を行うDCT(離散コ
サイン変化)等の直交変換が行われる。さらに、この直
交変換により得られたDCT係数の量子化を行い、この
量子化したDCT係数に対してハフマン符号化等の可変
長符号化が行われる。
【0005】この場合において、画像データが目標とす
る符号量となるように、まず第1回目の符号化において
量子化係数が求められ、第2回目の符号化において第1
回目の符号化により算出された量子化係数に基いて量子
化を行って符号化を行う、いわゆる2パス符号量制御が
なされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の2パ
ス符号量制御による符号化では、光学系により取得した
画像データに対して二回の同様の符号化処理を行うよう
にしているので、多くの処理時間が必要となってしまう
という問題がある。
【0007】また、二回の符号化処理を行う際には、光
学系により取得し光電変換及びA/D変換した画像デー
タに対して、その都度、色空間変換や画素数変換等を行
うと扱うデータ量も多くなり、処理速度の低下を招いて
しまうという問題があった。
【0008】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであって、その目的とするところは、複数のパスによ
る符号量制御によって符号化を行う場合においても、よ
り高速に符号化処理を行って、劣化の少ない適切な符号
化データを蓄積、伝送することができるようにした画像
符号化装置を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明による画像符号化装置は、光学系により
結像された画像を光電変換及びアナログ−デジタル変換
してデジタル画像データとして出力する撮像部と、この
撮像部から出力されたデジタル画像データに対し蓄積及
び/又は伝送する際の色空間及び画素数に変換したデジ
タル画像データとして出力する色空間画素数変換部と、
デジタル画像データに対して直交変換を行う直交変換部
と、この直交変換部から出力された直交変換係数を量子
化する量子化部と、この量子化部で量子化された直交変
換係数に対して可変長符号化を行う可変長符号化部と、
この可変長符号化部により可変長符号化された符号化デ
ータを蓄積及び/又は伝送する蓄積伝送部とを有してな
る画像符号化装置において、第1の符号化の際には、上
記色空間画素数変換部において行われる色空間変換及び
画素数変換のうち少なくとも色空間変換を省略して、そ
の結果得られる画像データを上記直交変換部に入力し、
この直交変換部から出力される符号化データの符号量と
目標とする符号量とから目標とする符号量を得るために
適切な量子化係数を計算する符号量制御部を有し、上記
第1の符号化よりも後の時点から実行される第2の符号
化の際には、上記色空間画素数変換部は色空間変換及び
画素数変換を共に省略せずに行って、その結果得られる
画像データを上記直交変換部に入力し、この直交変換部
から出力される符号化データを蓄積及び/又は伝送する
ことを特徴とする。
【0010】したがって、第1の発明による画像符号化
装置は、第1の符号化の際には色空間画素数変換部にお
いて行われる色空間変換及び画素数変換のうち少なくと
も色空間変換を省略することによって符号化処理を高速
化し、第2の符号化の際には色空間画素数変換部は色空
間変換及び画素数変換を共に省略せずに行うことによっ
て、より効率的に劣化の少ない符号化データを蓄積及び
/又は伝送し得る。
【0011】また、第2の発明による画像符号化装置
は、デジタル画像データに対して直交変換を行う直交変
換部と、この直交変換部から出力された直交変換係数を
量子化する量子化部と、この量子化部で量子化された直
交変換係数に対して可変長符号化を行う可変長符号化部
と、この可変長符号化部により可変長符号化された符号
化データを蓄積及び/又は伝送する蓄積伝送部とを有し
てなる画像符号化装置において、上記量子化部は、基本
となる量子化テーブルにスケールファクタを乗算するこ
とにより得られる量子化係数を使用して上記直交変換係
数を量子化するものであり、第1の符号化の際には、予
め定められた初期値をスケールファクタとして使用し、
その結果得られた符号化データの生成符号量と目標符号
量の比の値に依拠して第1の符号化よりも後の時点から
実行される第2の符号化の際に使用するスケールファク
タを決定する符号量制御部を有し、第2の符号化の結果
出力される符号化データを蓄積及び/又は伝送すること
を特徴とする。
【0012】したがって、第2の発明による画像符号化
装置は、第1の符号化の際には予め定められた初期値を
スケールファクタとして使用し、その結果得られた符号
化データの生成符号量と目標符号量の比により第2の符
号化の際に使用するスケールファクタを符号量制御部が
決定し、これに基いて第2の符号化を行うようにしたの
で、最適に符号化された劣化の少ない符号化データを蓄
積及び/又は伝送し得る。
【0013】そして、第3の発明による画像符号化装置
は、デジタル画像データに対して直交変換を行う直交変
換部と、この直交変換部から出力された直交変換係数を
量子化する量子化部と、この量子化部で量子化された直
交変換係数に対して可変長符号化を行う可変長符号化部
と、この可変長符号化部により可変長符号化された符号
化データを蓄積及び/又は伝送する蓄積伝送部とを有
し、上記量子化部は、基本となる量子化テーブルにスケ
ールファクタを乗算することにより得られる量子化係数
を使用して上記直交変換係数を量子化するものであり、
第1の符号化の際には、予め定められた初期値をスケー
ルファクタとして使用し、その結果得られた符号化デー
タの生成符号量と目標符号量の比を計算し、この生成符
号量と目標符号量の比のn乗(nは正の実数)により第
1の符号化で使用したスケールファクタを除算すること
で、第1の符号化よりも後の時点から実行される第2の
符号化の際に使用するスケールファクタを計算する符号
量制御部をさらに有し、第2の符号化の結果出力される
符号化データを蓄積及び/又は伝送する画像符号化装置
であって、上記符号量制御部は、上記生成符号量と目標
符号量の比の値によって上記累乗の指数nを切り換え
て、第2の符号化の際に使用するスケールファクタの計
算を行うことを特徴とする。
【0014】したがって、第3の発明による画像符号化
装置は、第1の符号化の際には予め定められた初期値を
スケールファクタとして使用して得られた符号化データ
の生成符号量と目標符号量の比を計算し、この生成符号
量と目標符号量の比のn乗(nは正の実数)により第1
の符号化で使用したスケールファクタを除算すること
で、第2の符号化の際に使用するスケールファクタを符
号量制御部が計算する。このとき上記符号量制御部は、
上記生成符号量と目標符号量の比の値によって上記累乗
の指数nを切り換えて第2の符号化の際に使用するスケ
ールファクタの計算を行って、これに基いて第2の符号
化を行うようにしたので、より最適に符号化を行うこと
ができ、よって劣化の少ない符号化データを蓄積及び/
又は伝送し得る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態によって
本発明を説明する。図1は、本発明の一実施形態の画像
符号化装置を示すブロック構成図である。
【0016】図に示すように本実施形態の画像符号化装
置は、撮影レンズ等からなり光学的に画像を結像させる
光学系1と、この光学系1により結像される光学的な画
像を光電変換して画像信号を生成する光電変換素子を有
し、同光電変換素子により光電変換された画像信号をア
ナログ−デジタル(A/D)変換してデジタル画像デー
タとして出力する撮像部2と、この撮像部2によって出
力されたデジタル画像データを一時的に記憶するフレー
ムメモリ部3と、このフレームメモリ部3に記憶された
画像データ(RGBコンポジット信号)を輝度信号及び
色差信号の画像データであるYC画像データに変換(色
空間変換処理)したり、画像データの補間処理(画素数
変換処理)等を行う色空間画素数変換部であるYC化部
4と、画像データに対してDCT(Discrete Cosine
Transform;離散コサイン変換)等の処理を施す直交変
換部であり前処理部であるFDCT(Forward DC
T)部5と、このFDCT部5から出力される直交変換
係数(DCT係数)の量子化を行う量子化部6と、この
量子化部6によって量子化されたDCT係数に対して可
変長符号化を行う可変長符号化部7と、この可変長符号
化部7により可変長符号化された符号データの符号量を
計算し、符号量が目標値となるように量子化係数を制御
する符号量制御部8と、上記量子化部6において使用す
る量子化係数のテーブルを上記符号量制御部8の制御に
より生成する量子化テーブル9と、上記可変長符号化部
7から出力される符号化データを蓄積及び/又は伝送す
る蓄積伝送部である蓄積伝送媒体10等によって構成さ
れている。
【0017】上記撮像部2の光電変換素子の受光面に
は、カラーの画像データを生成するためにカラーモザイ
クフイルタが設けられている。このフイルタは、R、
G、Bの三種類の色フイルタをドット状に配置させたも
のからなり、その配列は図2に示すようになっている。
【0018】また、上記量子化部6は、基本となる量子
化テーブル9にスケールファクタ(量子化のスケールを
変えるためのパラメータ)を乗算することにより得られ
る量子化係数を使用してDCT係数を量子化するもので
ある。
【0019】このように構成された本実施形態の画像符
号化装置における作用を以下に説明する。まず、光学系
1によって光学的な画像が撮像部2の光電変換素子上に
結像されると、この画像は撮像部2によって光電変換さ
れて画像信号(画像データ)が生成された後、同画像デ
ータはA/D変換されてデジタル画像データとして出力
される。そして、このデジタル画像データはフレームメ
モリ部3に一時的に記憶され、このフレームメモリ部3
に記憶された画像データに対して、以下の符号化処理が
施されることとなる。なお、本実施形態の画像符号化装
置においては、二回の符号化処理を行う2パス符号量制
御による符号化が行われる。
【0020】まず第1回目の符号化(第1の符号化)の
処理においては、上記フレームメモリ部3に記憶された
画像データから図3、図4、図5に示すように各色成分
毎のデータが抜き取られて、各色成分毎にそれぞれ再配
列が行われ、これらのデータがFDCT部5に出力さ
れ、同FDCT部5においてDCTの変換処理がなされ
る。なお、図3〜図5は、光電変換素子の全画素配列を
所定の画素数N×画素数N(本実施形態においては画素
数N=8)のブロック単位で分割した1ブロック分のデ
ータ配列をR,G,Bの各色成分毎にそれぞれ示したも
のである。
【0021】次に、上記FDCT部5から出力されるD
CT係数は量子化部6に入力され、上記量子化テーブル
9の各周波数成分毎の量子化係数を用いて量子化がなさ
れる。この量子化テーブル9は各周波数成分毎の量子化
係数であり、第1回目の符号化においては、基本となる
所定の量子化テーブル9の各周波数成分毎の量子化係数
に初期値であるスケールファクタ(SF)を乗算したも
のとなる。
【0022】上記量子化部6において量子化が施された
DCT係数は可変長符号化部7に入力され、ここで可変
長符号化がなされて符号化データとして符号量制御部8
に出力される。この符号量制御部8においては、符号化
データの符号量を計算した生成符号量(ACV)と目標
符号量(TCV)とから上記第1の符号化の次に行う第
2回目の符号化(第2の符号化)の際に使用するスケー
ルファクタ、即ち目標符号量が得られる量子化係数とな
るスケールファクタNSFを以下のように計算する。
【0023】まず、次に示す(1)式において、第1回
目の符号化の生成符号量(ACV)と目標符号量(TC
V)の比R0を求める。
【0024】 R0 = ACV×(α/TCV) … (1) ここで、 ACV:第1回目の符号化の生成符号量 TCV:目標符号量 α :第1回目の符号化と第2回目の符号化の入力デー
タの差の補正係数(定数) である。そして、(1)式によって算出された第1回目
の符号化の生成符号量(ACV)と目標符号量(TC
V)の比R0と、初期値であり第1回目の符号化で使用
したスケールファクタSFとから、(2)、(3)、
(4)式に示すように第2回目の符号化(第2の符号
化)で使用するスケールファクタNSFを求める。な
お、(2)式〜(4)式において符号[^]はべき乗を
表わす。
【0025】 NSF=SF/R0^2 (R0<1.0の場合) …(2) =SF/R0^1.5 (1.0≦R0<1.6の場合)…(3) =SF/R0^1 (1.6≦R0の場合) …(4) 次に、第2回目の符号化の処理においては、上記フレー
ムメモリ部3に記憶された画像データをYC化部4によ
って各色成分毎の補間処理を行うと共に、画像データの
色空間変換の処理が行われる。ここで行われる色空間変
換は、RGBコンポジット信号の画像データから輝度信
号Y及び色差信号Cr,Cbの画像データへの色空間変
換、即ちYC化の処理である。そして、このYC化され
た画像データはFDCT部5へ出力され、ここでDCT
の変換処理が施される。
【0026】上記FDCT部5から出力されるDCT係
数は量子化部6に入力され、上記量子化テーブル9の各
周波数成分毎の量子化係数を用いて量子化がなされる。
この量子化テーブル9は各周波数成分毎の量子化係数で
あり、第2回目の符号化の処理においては、基本となる
所定の量子化テーブル9の各周波数成分毎の量子化係数
に上述の第1回目の符号化の処理において上記符号量制
御部8により計算されたスケールファクタ(NSF)を
乗算したものである。
【0027】上記量子化部6において量子化が施された
DCT係数は可変長符号化部7に入力され、ここで可変
長符号化がなされて符号化データとして出力される。そ
して、上記可変長符号化部7から出力された符号化デー
タは、蓄積伝送媒体10に送られて蓄積又は伝送され
る。
【0028】なお、上述した例では、RGB全ての補間
処理をも省略しているので、処理時間は最短となるが、
データの再配列の際にGに関しては空間配列にひずみが
生じているため演算に含む誤差が大きくなる場合があ
る。そこで、これに対しては、例えばGに関してのみ補
間あるいは間引き等の処理を行って配列のひずみが生じ
ないようにすると効果的である。
【0029】以上説明したように本実施形態によれば、
第1の符号化の際には色空間変換(YC化)処理のみ
を、又は色空間変換(YC化)及び画素数変換(補間)
の両方の処理を省略して、フレームメモリ部3に記憶さ
れた状態の画像データ、即ちRGBの色空間を有する画
像データに対して直接符号化の処理を行うようにしたの
で、第1の符号化で扱うデータ量を減少させることがで
き、符号化処理の高速化に寄与することができる。
【0030】また、第1の符号化の際には予め定められ
た初期値をスケールファクタとして使用して、その結果
得られた符号化データの生成符号量と目標符号量の比を
計算し、これに基いて符号量制御部8がスケールファク
タの計算を行う際に、上記符号データの生成符号量と目
標符号量の比の値によって累乗の指数nを切り換えるよ
うにしたので、より適切な符号化処理を行うと共に劣化
の少ない符号化データの蓄積又は伝送を行うことができ
る。
【0031】なお、上述においては2パスの演算処理に
より符号量制御を行う例について詳述したが、演算能力
の仕様等の設計条件を勘案し、3パス以上の演算処理に
より符号量制御を行うように構成してもよいことは勿論
である。例えば、上記第1の符号化の処理による1回目
の符号化の結果、目標符号量との乖離が大き過ぎて3パ
ス(以上)になることが予想される場合に、2回目の符
号化の際にも1回目の符号化と同様の処理、即ち上記第
1の符号化を用い、その後の最終回(3回目以後)の符
号化において上記第2の符号化の処理を用いる等、様々
な適用が可能である。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、複数
のパスによる符号量制御によって符号化を行う場合にお
いても、より高速に符号化処理を行うと共に劣化の少な
い適切な符号化データを蓄積又は伝送することができる
ようにした画像符号化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の画像符号化装置を示すブ
ロック構成図。
【図2】図1の画像符号化装置における撮像部の光電変
換素子の受光面に配設されるカラーモザイクフイルタを
構成する色フイルタの配列の一部を示す図。
【図3】図1の画像符号化装置の第1の符号化の処理に
おいて行われる各色成分毎のデータ抜き取り後、再配列
した状態を示す概念図であって、G成分についての1ブ
ロック分のデータ配列を示す図。
【図4】図1の画像符号化装置の第1の符号化の処理に
おいて行われる各色成分毎のデータ抜き取り後、再配列
した状態を示す概念図であって、R成分についての1ブ
ロック分のデータ配列を示す図。
【図5】図1の画像符号化装置の第1の符号化の処理に
おいて行われる各色成分毎のデータ抜き取り後、再配列
した状態を示す概念図であって、B成分についての1ブ
ロック分のデータ配列を示す図。
【符号の説明】
1……光学系 2……撮像部 3……フレームメモリ部 4……YC化部(色空間画素数変換部) 5……FDCT部(直交変換部) 6……量子化部 7……可変長符号化部 8……符号量制御部 9……量子化テーブル 10……蓄積伝送媒体(蓄積伝送部)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学系により結像された画像を光電変
    換及びアナログ−デジタル変換してデジタル画像データ
    として出力する撮像部と、この撮像部から出力されたデ
    ジタル画像データに対し蓄積及び/又は伝送する際の色
    空間及び画素数に変換したデジタル画像データとして出
    力する色空間画素数変換部と、デジタル画像データに対
    して直交変換を行う直交変換部と、この直交変換部から
    出力された直交変換係数を量子化する量子化部と、この
    量子化部で量子化された直交変換係数に対して可変長符
    号化を行う可変長符号化部と、この可変長符号化部によ
    り可変長符号化された符号化データを蓄積及び/又は伝
    送する蓄積伝送部とを有してなる画像符号化装置におい
    て、 第1の符号化の際には、上記色空間画素数変換部におい
    て行われる色空間変換及び画素数変換のうち少なくとも
    色空間変換を省略して、その結果得られる画像データを
    上記直交変換部に入力し、この直交変換部から出力され
    る符号化データの符号量と目標とする符号量とから目標
    とする符号量を得るために適切な量子化係数を計算する
    符号量制御部を有し、 上記第1の符号化よりも後の時点から実行される第2の
    符号化の際には、上記色空間画素数変換部は色空間変換
    及び画素数変換を共に省略せずに行って、その結果得ら
    れる画像データを上記直交変換部に入力し、この直交変
    換部から出力される符号化データを蓄積及び/又は伝送
    することを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 デジタル画像データに対して直交変換
    を行う直交変換部と、この直交変換部から出力された直
    交変換係数を量子化する量子化部と、この量子化部で量
    子化された直交変換係数に対して可変長符号化を行う可
    変長符号化部と、この可変長符号化部により可変長符号
    化された符号化データを蓄積及び/又は伝送する蓄積伝
    送部とを有してなる画像符号化装置において、 上記量子化部は、基本となる量子化テーブルにスケール
    ファクタを乗算することにより得られる量子化係数を使
    用して上記直交変換係数を量子化するものであり、 第1の符号化の際には、予め定められた初期値をスケー
    ルファクタとして使用し、その結果得られた符号化デー
    タの生成符号量と目標符号量の比の値に依拠して第1の
    符号化よりも後の時点から実行される第2の符号化の際
    に使用するスケールファクタを決定する符号量制御部を
    有し、 第2の符号化の結果出力される符号化データを蓄積及び
    /又は伝送することを特徴とする画像符号化装置。
  3. 【請求項3】 デジタル画像データに対して直交変換
    を行う直交変換部と、この直交変換部から出力された直
    交変換係数を量子化する量子化部と、この量子化部で量
    子化された直交変換係数に対して可変長符号化を行う可
    変長符号化部と、この可変長符号化部により可変長符号
    化された符号化データを蓄積及び/又は伝送する蓄積伝
    送部とを有し、 上記量子化部は、基本となる量子化テーブルにスケール
    ファクタを乗算することにより得られる量子化係数を使
    用して上記直交変換係数を量子化するものであり、 第1の符号化の際には、予め定められた初期値をスケー
    ルファクタとして使用し、その結果得られた符号化デー
    タの生成符号量と目標符号量の比を計算し、この生成符
    号量と目標符号量の比のn乗(nは正の実数)により第
    1の符号化で使用したスケールファクタを除算すること
    で、第1の符号化よりも後の時点から実行される第2の
    符号化の際に使用するスケールファクタを計算する符号
    量制御部をさらに有し、 第2の符号化の結果出力される符号化データを蓄積及び
    /又は伝送する画像符号化装置であって、 上記符号量制御部は、上記生成符号量と目標符号量の比
    の値によって上記累乗の指数nを切り換えて、第2の符
    号化の際に使用するスケールファクタの計算を行うこと
    を特徴とする画像符号化装置。
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