JPS62172884A - 画像デ−タの直交変換符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明はデータ圧縮を目的とした画像データの符号化方
法、特に詳細には直交変換を利用した画像データの符号
化方法に関するものである。

（発明の技術的背景および先行技術） 例えばＴＶ信号等、中間調画像を担持する画像信号は膨
大な情報量を有しているので、その伝送には広帯域の伝
送路が必要である。そこで従来より、このような画像信
号は冗長性が大きいことに看目し、この冗長性を抑圧す
ることによって画像データを圧縮する試みが種々なされ
ている。また最近では、例えば光ディスクや磁気ディス
ク等に中間調画像を記録することが広く行なわれており
、この場合には記録媒体に効率良く画像信号を記録する
ことを目的として画像データｒ［か広く適用されている
。

このような画像データ圧縮方法の一つとして、画像デー
タの直交変換を利用するものかよく知られている。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
ずつのブロックに分け、このブロック毎に標本値からな
る数値列を直交変換し、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長
い符号長を割当てて符号化（母子化）し、他方低エネル
ギーの成分は短い符号長で粗く符号化することにより、
各ブロック当りの符号数を低減させるものである。上記
直交変換としては、フーリエ（ＦＯｕｒｉｅｒ）変換、
コサイン（ＣＯ８ｉ　ｎｅ）変換、アダマール（Ｈａｄ
ａｍａｒｄ＞変換、カルーネンーレーベ（Ｋａｒｈｕｎ
ｅｎ−Ｌｏｅｖｅ）変換、バール（Ｈａａｒ）変換等が
よく用いられるが、ここでアダマール変換を例にとって
上記方法をざらに詳しく説明する。まず第２図に示すよ
うに、ディジタルの２次元画像データを所定の１次元方
向に２個ずつ区切って上記ブロックを形成するものとす
る。このブロックにおける２つの標本値Ｘ　（０）と×
（１）とを直交座標系で示すと、前述のようにそれらは
相関性が高いので、第３図に示すようにｘ　（１）　＝
ｘ　（０）なる直線の近傍に多く分布することになる。

そこでこの直交味標系を第３図図示のように４５°変換
して、新しいｙ（０）−ｙ（１）座標系を定める。この
座標系においてｙ（０）は変換前の原画像データの低周
波成分を示すものとなり、該Ｖ　（０）は、Ｘ　（０）
、Ｘ（１）よりもやや大きい値（約Ｖ″２倍）をとるが
、その一方原画像データの高周波成分を示すｙ（１）は
ｙ（Ｏ）軸に近い非常に狭い範囲にしか分布しないこと
になる。そこで例えば上記Ｘ（０）　、Ｘ　（’１　）
の符号化にそれぞれ７ビツトの符号長を必要としていた
とすると、ｙ（０）については７ビツトあるいは８ビッ
ト程度必要となるが、その一方ｙ（１）は例えば４ビッ
ト程度の符号長で符号化できることになり、結局１ブロ
ック当りの符号長が低減され、画像データ圧縮が実用さ
れる。

以上、２つの画像データ毎に１ブロツクを構成する２次
の直交変換について説明したが、この次数を上げるにし
たがって特定の成分にエスルギーが集中する傾向が強く
なり、ビット数低減の効果を高めることができる。一般
的には、直交関数行列を用いることによって上記の変換
を行なうことができ、極限的には上記直交関数行列とし
て対象画像の固有関数を選べば、変換画像はその固有値
行列となり、行列の対角成分のみで元の画像を表現でき
ることになる。また上記の例は画像データを１次元方向
のみにまとめてブロック化しているが、このブロックは
２次元方向に亘るいくつかの画像データで構成してもよ
く、その場合には１次元直交変換の場合よりもより顕著
なビット数低減効果が得られる。

上記のように変換データをそれぞれ固有の符号長で符号
化してｊｑられた符号化データは、前述のように例えば
伝送されたり、あるいは光ディスク等の記録（記憶）手
段に記録された後、最終的には原画像の再生に供せられ
る。すなわち上記符号化データは復帰回路によって前記
変換データに復号され、次いでこの変換データに直交変
換の逆変換をかけることによって原画像データが再構成
される。

ところで、以上述べたように画像データを直交変換する
際にはブロック毎に直交変換がなされ、変換時間の短縮
ヤバツファメモリの小容量化が図られるが、このように
ブロック分けして直交変換を行なった場合には、再生画
像においていわゆるブロック歪みが目立つことがある。

このブロック歪みは、再構成された原画像信号に基づい
て再生された再生画像において、上記ブロックの境界に
当たる部分で濃度パターンの段差が生じ、それが線状に
視認されるものである。このブロック歪みは画像データ
の圧縮率を高めるほど顕著になり、再生画像の画質を大
きく損なうものとなる。

（発明の目的） そこで本発明は、上記ブロック歪みの発生を防止するこ
とができる画像データの直交変換符号化方法を提供する
ことを目的とするものである。

（発明の構成） 本発明の画像データの直交変換符号化方法は、前述のよ
うなブロック単位で直交変換を行なって得られた変換デ
ータをそれぞれ固有の符号長で符９化した後、この符号
化データを復号し、直交変換の逆変換をかけて原画像デ
ータを再構成するようにした画像データの直交変換符号
化方法において、 上記ブロックの境界となる画像データは直交変換をかけ
ないで符号化し、 上記再構成を行なう際に、逆変換による画像データに、
上記直交変換をかけないで符号化されたデータを復号し
て得た画像データを組み合わせて上記境界の部分を再構
成し、 そしてこれら両画像データの間で平滑化を行なうように
したものである。

（寅Ｏ１！態様） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１図は本発明の画像データの直交変換符号化方法を実
施する装置を概略的に示すものである。

中間調画像を示す画像データ（原画像データ）Ｘは、ま
ず前処理回路１０に通され、雑音除去のための平滑化等
データ圧縮効率を上げるための前処理を受ける。この前
処理を受けた画像データＸは信号抽出回路１１において
、所定のブロックを構成するデータと、これらブロック
の境界となるデータ毎に抽出される。すなわち第４図に
示すように、中間調画＠Ｆを担持する画像データＸは所
定数ずつの２次元ブロックＢに分割され、これらの７０
ツクＢ８構成するデータが画像データ×１として抽出さ
れ、一方、各ブロック８間の境界となる例えば１画素列
毎のデータか画像データ×２として抽出される。

上記各ブロックＢ毎の画像データ×１は直交変換回路１
２に通され、２次元直交変換を受ける。なおこの直交変
換としては、例えば前述のアダマール変換が用いられる
。このアダマール変換は、その変換マトリクスが＋１と
−１のみからなるので、他の直交変換に比べればより簡
単な変換回路によって実行されうる。また周知の通り２
次元直交変換は１次元直交変換に縮退することができる
。つまり上記２次元のブロックＢ内のＭＸＮ画素に関す
る画像データに対して縦方向に１次元直交変換をかけ、
ざらに、得られたＭＸＮの変換データに対して横方向に
１次元直交変換をかけることによって２次元直交変換が
行なわれる。なお、縦方向、横方向の変換の順序は逆で
あってもよい。

上記の２次元直交変換によって得られた変換データｙ！
は、公知の符号化回路１３に送られて符号化（量子化）
されるが、前述の通りこの変換データｙ１は特定成分（
低周波成分）にエネルギーが集中しているから、このエ
ネルギーが高い低周波成分には比較的長い符号長を与え
、一方エネルギーが低い高周波成分には比較的短い符号
長を与える（あるいは画像再生装置の分解能等を考慮し
て切り捨てる）ことにより、ブロックＢ当りの必要なビ
ット数が低減され、画像データ圧縮が達成される。

以上のようにして符号化された画像データｆ（ｙｌ）は
、記録再生装置１４において例えば光ディスクや磁気デ
ィスク等の記録媒体（画像ファイル）に記録される。上
記の通りこの画像データｆ（ｙｌ）は原画像データＸに
対して圧縮されているから、光ディスク等の記録媒体に
は、大量の画像が記録されうるようになる。

一方前記ブロックＢの境界部を担持する画像データ×２
は、それぞれ互いに等しい符号長のまま、記録再生装置
１４において前記画像データｆ（Ｖｔ）とともに光ディ
スク等に記録される。

画像を再生する際には、上述の画像データ×２とｆＮ／
ｌ）がともに記録媒体から読み比される。

そして画像データｆ（ｙｔ）は復号回路１６において前
記変換データｙ１に復号される。この変換データｙ１は
逆変換回路１７に送られて、前記２次元直交変換に対す
る逆変換を受ける。それにより画像データ×１が復元さ
れる。

この画像データ×１は、記録媒体から読み出された画像
データ×２とともに信号合成回路１９に送られ、前記原
画像データＸにあける苅応関係の下に合成される。すな
わら前記第４図に示されるように、画像データ×１が示
す各ブロックＢの境界部に画像データ×２が組み込まれ
る。こうして得られた合成画像データＸｏは平滑化回路
２０に送られ、前記境界部の周辺部分について（すなわ
ち画像データ×２とそれらの周辺の画像データ×１につ
いて）平滑化処理を受ける。この平滑化は平均値置換法
ヤ内挿法等、公知の方法によって行なわれる。

この平滑イヒを受けた画像データＸは例えばＣＲＴや光
走査記録装置等の画像再生装置２１に送られ、そこで該
画像データＸが担持する画像が再生される。ここで、前
述したように直交変換による画像ｒｉ：ｆ５　ｔｂを高
めると、前記逆変換で１ｑられた画像データ×１におい
て、隣り合うブロックＢどうしの境界部分で信号値が急
激に変化することが生じる。

このような画像データをそのまま用いて画像を再生する
と前述のブロック歪みが生じる。しかし本発明方法にお
いては、上述のような平滑化処理を施しているので、再
生画像に上記ブロック歪みが発生することが防止できる
。またこの平滑化処理は、直交変換を受けない原画像デ
ータである画像データ×２を使って行なわれるから、こ
の境界部の画像濃度は、原画像におけるものに対して忠
実に再現される。

なお以上説明の実施態様においては、第４図に示したよ
うに、各ブロックＢの間の例えば１画素列についての画
像データ×２を直交変換にかけないようにしたが、第５
図に示すように各ブロックＢを互いに密接するように設
定し、このブロックＢ内の画像データをすべて直交変換
するとともに、該ブロックＢの例えば右端列と下端性の
画素についての直交変換前データを境界値データとして
抽出しておき、逆変換後上記画素についての画像データ
を上記抽出しておいた境界値データに置き換え、その後
平滑イヒ処理を行なうようにしてもよい。

また上記実施態様においては、画像データ×２を全くデ
ータ圧縮無しで記録させるようにしているが、第６図に
示すように間知の予測符号化回路１５を設けて該画像デ
ータ×２を予測符号化し、ある程度データ圧縮して記録
媒体に記録するようにしてもよい。この場合、画像再生
に際しては、記録媒体から読み出された予測符号データ
ｆ　（Ｘｚ　）を予測値復号回路１８に通して、画像デ
ータ×２を復元すればよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の画像データの直交変換
符号化方法によれば、再生画像においてブロック歪みが
発生することを確実に防止できるから、再生画像の画質
を劣化させることなくデータ圧縮率を高めることが可能
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施態様方法を実施する装置の概
略構成を示すブロック図、 第２図および第３図は本発明に係る直交変換を説明する
説明図、 第４図および第５図は本発明に係る画像データのブロッ
ク分けを説明する説明図、 第６図は本発明の第２実施態様方法を実施する装置の概
略構成を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２次元画像データに対して、所定数のデータからなるブ
   ロック毎に直交変換をかけて変換データを得、これらの
   変換データをそれぞれ固有の符号長で符号化した後、こ
   の符号化データを復号して前記変換データを得、該変換
   データに前記直交変換の逆変換をかけて前記画像データ
   を再構成するようにした画像データの直交変換符号化方
   法において、 前記ブロックの境界となる画像データは前記直交変換を
   かけないで符号化し、 前記再構成を行なう際に、前記逆変換による画像データ
   に、前記直交変換をかけないで符号化されたデータを復
   号して得た画像データを組み合わせて前記境界の部分を
   再構成し、 これら両画像データの間で平滑化を行なうことを特徴と
   する画像データの直交変換符号化方法。