JP2552350B2 - 画像信号圧縮符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は画像信号圧縮符号化装置に関し、特に、圧縮
符号化された画像のデータ量を一定とする画像信号圧縮
符号化装置に関する。

背景技術 電子スチルカメラにより撮影された画像データのよう
なディジタル画像データをメモリに記憶する場合には、
データ量を減らしてメモリの記憶容量を少なくするた
め、各種の圧縮符号化が行われている。特に２次元直交
変換符号化は、大きな圧縮率で符号化を行うことがで
き、かつ符号化に伴い画像歪も抑圧できることから、広
く用いられている。

このような２次元直交変換符号化においては、画像デ
ータは所定の数のブロックに分割され、それぞれのブロ
ック内の画像データが２次元直交変換される。直交変換
さた画像データ、すなわち変換係数は、所定の閾値と比
較され、閾値以下の部分の切り捨て（係数切り捨て）が
行われる。これにより閾値以下の変換係数は、その後、
０のデータとして処理される。次に係数切り捨てが行わ
れた変換係数は、所定の量子化ステップ値、すなわち正
規化係数により除算され、ステップ幅による量子化、す
なわち正規化が行われる。これにより、変換係数の値、
すなわち振幅のダイナミックレンジを抑圧することがで
きる。

この閾値との比較と正規化の処理は、同時に行われる
ことが多い。すなわち、変換係数を所定の正規化係数に
て正規化して、その結果を整数化すると、正規化係数よ
り低い値をもつ変換係数は０となる。

このような２次元直交変換符号化において、上記の正
規化係数を一定の値として正規化を行い符号化された場
合には、画像データによって符号化されたデータ量が異
なり、メモリへの記録に不便であった。

すなわち、一定の正規化係数を用いて正規化し符号化
を行った場合には、高域周波数成分を多く含む画像デー
タは符号化されたデータ量が多くなり、低域周波数成分
を多く含む画像データは符号化されたデータ量が少なく
なる。このような符号化されたデータ量の差は５〜10倍
にも達することがあるため、一定の容量のメモリに記録
する場合に不都合であった。

そこで例えば、分割されたブロックごとに高域周波数
成分が含まれる程度、いわゆるアクティビティを算出
し、これに基づいて各ブロックごとに正規化係数を設定
することが行われている。しかし、このようにブロック
ごとに正規化係数を変化させて圧縮条件を変える場合に
は、ブロックごとに画質が異なるため、画質が不安定と
なる欠点がある。また、ブロックごとに変換係数の計算
を要する欠点がある。

目 的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、２次元
直交変換後の正規化および符号化において、圧縮される
画像に応じた正規化を行い、符号化された画像データ量
が一定となる画像信号圧縮符号化装置を提供することを
目的とする。

発明の開示 本発明によれば、１つの画面を構成するディジタル画
像データを複数のブロックに分割して各ブロックの画像
データについて２次元直交変換符号化を行う画像信号圧
縮符号化装置は、複数のブロックに分割されたデジタル
画像データを２次元直交交換する直交変換手段と、直交
変換手段により直交交換されたデータを正規化する正規
化手段と、正規化手段により正規化されたデータを符号
化する符号化手段と、分割されたブロックごとの画像デ
ータのアクティビティを算出するブロックアクティビテ
ィ算出手段と、ブロックアクティビティ算出手段により
算出されたブロックごとのアクティビティを加算するア
クティビティ加算手段と、ブロックアクティビティ算出
手段により算出されたブロックごとにアクティビティと
アクティビティ加算手段により算出されたアクティビテ
ィの合計値と比からブロックごとに配分される符号化デ
ータ量を算出する符号化データ量配分手段と、符号化デ
ータ量配分手段からの出力に応じて符号化手段からの出
力データ量を制限する符号化出力制御手段とを有し、符
号出力制御手段は、符号化データ量配分手段から出力さ
れるブロックごとに配分される符号化データ量と、符号
化手段からの出力データ量とを比較し、符号化手段から
の出力データ量がブロックごとに配分される符号化デー
タ量の範囲内となるように符号手段からの出力データ量
を制限するものである。

実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による画像信号圧縮符
号化装置の実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明による画像信号圧縮符号化装置の一
実施例が示されている。

本装置はブロック化部12を有する。ブロック化部12は
フレームバッファにより構成され、電子スチルカメラに
より撮像された１フレーム分のスチル画像データが入力
端子10を通して入力された、記憶される。ブロック化部
12に記憶された１フレーム分の画像データは複数のブロ
ックに分割されてブロックごとに読み出され、２次元直
交変換部14に送られる。２次元直交変換部14はブロック
ごとの画像データを２次元直交変換する。２次元直交変
換としては、ディスクリートコサイン変換、アダマール
変換等の周知の直交変換が用いられる。

２次元直交変換部14において２次元直交変換されたブ
ロックごとに画像データは縦横に配列され、左上の部分
に低次のデータが配列され、右下の方向に向かうにつれ
て高次のデータとなる。直流成分のデータは左上部に配
置される。２次元直交変換部14の出力は正規化部16に送
られる。

正規化部16は、２次元直交変換部14において２次元直
交変換された画像データ、すなわち変換係数に対して係
数切り捨てを行った後、正規化を行う。係数切り捨て
は、直交変換された変換係数を所定の閾値と比較し、閾
値以下の部分を切り捨てるものである。正規化は、係数
切り捨てを行われた変換係数を所定の量子化ステップ
値、すなわち正規化係数αにより徐算し、正規化係数α
による量子化を行うものである。正規化係数αは、後述
するように、ブロックごとのアクティビティを合計した
値に基づき、ルックアップテーブルから求められる。

ブロック化部12から出力されるブロックごとの画像デ
ータは、ブロックアクティビティ算出部20にも送られ
る。ブロックアクティビティ算出部20は、ブロックごと
のアクティビティ、すなわちそのブロックに高域周波数
成分の画像データが含まれている程度を算出する。

ブロックごとのアクティビティACT（i,j）の算出は、
分割されたブロックが例えば第２図または第６図に示す
ように8x8の画素で構成されている場合に、画素データ
をXijとすると（ここで、i,jはブロックの番地を示す）
式 により算出される。ここで、 である。

すなわちこの式によれば、ブロックを構成する8x8の
画素のデータの平均値DC（i,j）を求め、各画素データ
と平均値DC（i,j）との差の絶対値を加算してアクティ
ビティACTを求める。

上記の式によってアクティビティを求める場合に、DC
（i,j）は各画素データの加算および加算されたデータ
を64で除算することにより得られるから、加算器とデー
タのシフトのみにより構成できる。また、ACT（i,j）は
得られたDC（i,j）を用いて絶対値化回路と加算器によ
って求められる。したがって、アクティビティの算出に
おいては乗算器および除算器を必要としない。

ブロックごとのアクティビティの算出は、例えば第３
図に示すようにブロックを４つのサブブロックに分割
し、各サブブロックのアクティビティを合計することに
より求めてもよい。この場合には、ブロックのアクティ
ビティACT（i,j）は次の式によって求められる。

この式において、第１項〜第４項はそれぞれ、サブブ
ロック１〜４を構成する画像データに高域周波数成分が
含まれている程度を表している。例えば上式の第１項は
サブブロック１を構成する各画像データとサブブロック
１内の画像データの平均値との差の絶対値の和である。
これはサブブロック１内に含まれる高域周波数成分の程
度を表している。

このようにサブブロックに分割し、各サブブロックご
とに高域周波数成分が含まれている程度の求め、これを
加算することによってブロックのアクティビティを正確
に算出することができる。すなわちブロック全体として
でなく、各サブブロック内ごとに高域周波数成分の程度
を算出するから、ブロックのアクティビティをより正確
に算出できる。

このようなアクティビティの算出においても、上記の
ブロック全体アクティビティの算出と同様に、乗算器お
よび除算器を必要としない。

ブロックごとのアクティビティの算出は、第4A図〜第
4C図に示すようなフィルタを用いて行ってもよい。

これらのフィルタ80を第５図に示すようにブロックの
左上方から矢印の方向に順次に移動させ、フィルタ80か
ら出力される画素データの値を合計すると、ブロックの
アクティビティが得られる。例えば、第4A図のフィルタ
80をブロックの左上端に位置させた場合には、第６図の
画素Xi＋1,j＋１に８を乗算した値、X i,j、X i＋1,j、
X i＋2,j、X i,j＋１、X i＋2,j＋１、X i,j＋２、X i
＋1,j＋２、X i＋2,j＋２に−１を乗算した値が出力さ
れ、これらの値が合計される。これらの９個の画素デー
タの値が同一である場合、すなわち画素に変化がなく、
直流成分である場合には、フィルタ80から出力される９
個の画素データの合計値は０となる。したがって、この
ようなフィルタ80を移動させてブロックを走査し、出力
値を合計すれば、ブロックのアクティビティが得られ
る。アクティビティを求める場合の強調すべき周波数成
分に応じて、例えば第4A〜4C図のフィルタを選択すれば
よい。

このアクティビティの算出においても、乗算器および
除算器を必要としない。

なお、アクティビティの算出において、次式に示すよ
うに、非線形の変換係数Ｔ（）による変換を行ってもよ
い。

ここで変換係数Ｔ（）は、例えば第７図に示すよう
に、入力［Ｘ（i,j）−DC］に対して非線形の変換を施
した出力を得るものである。このような変換を加えるこ
とによって低閾周波数成分に対応するアクティビティを
大きくし、低アクティビティのブロックに対するビット
配分を相対的に増やす。これにより階調の穏やかな部分
の画質を向上させ、視覚的な画質を向上させることがで
きる。

上記のようにして、ブロックアクティビティ算出部20
はブロックごとにアクティビティを算出し、総アクティ
ビティ算出部26およびビット配分算出部40へ出力する。

総アクティビティ算出部26はブロックアクティビティ
算出部20から送られるブロックごとのアクティビティを
加算し、アクティビティの合計を算出する。総アクティ
ビティ算出部26はアクテビティの合計値を正規化係数設
定部22およびビット配分算出部40へ出力する。

正規化係数設定部22は総アクティビティ算出部26から
入力されるアクティビティの合計値に応じて正規化係数
を設定する。正規化係数の設定は例えば図示しない記憶
部に記憶されたルックアップテーブルを用いて、例えば
第9A図および第9B図に示すような変換により行われる。
第9A図に示す変換によればアクティビティの合計値に比
例して正規化係数が変化する。第9B図に示す変換は、ア
クティビティの合計値の増加に対して正規化係数の増加
が少ないものであり、高精度の符号化を行うことができ
る。正規化係数設定部22はこのように設定した正規化係
数を正規化部16へ出力する。

正規化部16は正規化係数設定部22から送られる正規化
係数を用いて正規化を行う。すなわち、ブロックごとの
画像データを正規化係数によって除算する。正規化に用
いられる正規化係数は、上記のようにブロックごとのア
クティビティを合計した値に基づいて設定されるから、
画像全体、すなわちすべてのブロックについて共通であ
る。

なお、この正規化は、係数切り捨てを行われた変換係
数を選択された１つの正規化係数の値αによって除算す
ることに変えて、第10図に示すように重みテーブルＴに
格納されたデータと正規化係数αとを合わせて用いても
よい。変換係数は低域成分がデータとして重要であり、
高域の成分は重要性が低いから、第10図に示すような重
みテーブルＴは、低閾の成分に小さに値を、高域の成分
に大きな値を割り当てており、このテーブルＴのデータ
に前期の正規化係数αを乗算して得た値α・Ｔにより、
前記の係数切り捨てを行われた変換係数を徐算すること
によって正規化を行うようにしてもよい。

また、前記正規化係数αまたはα・Ｔによって変換係
数を徐算し、正規化を行う当場合に、あらかじめ1/αま
たは1/（α・Ｔ）を求め、この値を変換係数に乗算する
ようにすれば、除算器を少なくすることができるため、
装置の規模を小さくすることができる。

正規化された変換係数は第２図に示す画素データと同
様にブロック状に配列され、第11図に示されるように低
域成分から順にジグザク状にスキャンされて２次元ハフ
マン符号化部28へ出力される。

正規化部16の出力は、２次元ハフマン符号化部28に出
力される。２次元ハフマン符号化部28は、前記のように
ジグザク状にスキャンされて入力される正規化された変
換係数において零が連続することが多いため、零の値の
データの連続する量すなわち零のラン長を検出し、零の
ラン長および非零の振幅を求め、これを２次元ハフマン
符号化する。２次元ハフマン符号化部28からの出力は出
力端子32へ出力されるとともに、符号量カウント部44へ
送られる。

ビット配分算出部40は、ブロックアクティビティ算出
部20から送られるブロックごとのアクティビティと、総
アクティビティ算出部26から送らるアクティビティの合
計値を用いて、各ブロックに配分される符号化ビットを
算出する。各ブロックに配分される符号化ビットとは、
ブロックごとに２次元ハフマン符号化され、低域成分か
ら出力されるデータをどこまでで打ち切るか、すなわち
符号化されたデータを何ビットまで出力するかを規定す
るビット数である。

各ブロックに配分される符号化ビットbit（i,j）は、
次の式で与えられる。

bit（i,j）＝｛画像全体の総ビット数xACT（i,j）／総
アクティビティ｝＋［前ブロックまでの余りビット］…
（１） 上式においえ「画像全体の総ビット数］は、符号化に
おいて複数のブロックにより構成される画像全体に割り
当てられるビット数である。すなわち、ブロックごとに
２次元ハフマン符号化されたデータが低域成分から順に
出力されたときに、所定のビット数でデータの出力を打
ち切った場合に、画像全体として何ビットを割り当てる
かを表すビット数である。このビット数より圧縮符号化
され出力されるデータの量が定められる。

ACT（i,j）は各ブロックごとにアクティビティであ
る。総アクティビティはブロックのアクティビティの合
計値である。

したがって、上式の｛画像全体の総ビット数xACT（i,
j）／総アクティビティ｝は、画像全体に割り当てられ
るビット数を、ブロックノアクティビティの合計値に対
する各ブロックごとのアクティビティの比によって配分
するものである。

［前ブロックまでの余りビット］は、配分される符号
化ビットbit（i,j）を求めようとしているブロックの１
つ前のブロックまでの余りビット、すなわち１つ前のブ
ロックまでに配分されたビット数の実際に符号化出力さ
れたビット数との差である。例えば１つ前のブロックに
おいて、配分されたビット数が50ビットであり、実際の
符号化出力されたビット数が45ビットであるとすれば、
余りビットは50−45＝５ビットである。このような余り
ビットを加えることによってブロックごとに配分された
ビット数と実際に出力されたビット数との差が累積する
のを防止する。

ビット配分算出部40において共められる、各ブロック
に配分される符号化ビットbit（i,j）は、次の式によっ
てもよい。

上式において、 は１つ前のブロックまでに配分されたビット数の和を示
す漸化式である。したがって、［画像全体の総ビット数 は残りブロックに割り当てられる総ビット数を表す。ま
た、 は、１つ前のブロックまでのブロックのアクティビチィ
の合計値を示す。したがって、［総アクティビティ は残りのブロックのアクティビティの合計の示す。

上式によれば、残りのブロックに割り当てられる総ビ
ット数を、残りのブロックノアクティビティの合計に対
するそのブロックのアクティビティの比によって配分す
るものである。この式によれば、１つ前のブロックまで
に配分されたビット数および１つ前のブロックまでのブ
ロックのアクティビティを考慮して、ブロックに配分さ
れる符号化ビットbit（i,j）を求めるから、前記（１）
式の場合に比較して各ブロックに配分されたビット数の
合計と画像全体の総ビット数との差が少なくなる。

各ブロックに配分される符号化ビットbit（i,j）はま
た、次の式によって求めてもよい。

bit（i,j）＝［画像全体の総ビット数−Σ前ブロックま
での実際の送りビット］xACT（i,j）／［総アクティビ
ティ−Σ Σ ACT（i,j）］ …（３） 上式において、Σ前のブロックまでの実際の送りビッ
トは、１つ前のブロックまでで実際に符号化出力された
ビット数の和を表す。したがって、［画像全体の総ビッ
ト−Σ前ブロックまでの実際の送りビット］は、１つ前
のブロックまでで実際に符号化出力されたビット数を考
慮したり、残りのブロックに割り当てられる総ビット数
を表す。

したがって上式によれば、１つ前のブロックまでで実
際に符号化出力されたビット数を考慮した、残りブロッ
クに割り当てられる総ビット数を、残りブロックのアク
ティビティの合計に対するそのブロックアクティビティ
の比によって配分するものである。この式によれば、１
の前のブロックまでに実際に符号化出力されたビット数
および１つ前のブロックまでのブロックのアクティビテ
ィを考慮して、ブロックに配分される符号化ビットbit
（i,j）を求めるから、前記（１）（２）式のように前
ブロックまでの余りビットを考慮する必要がない。

ビット配分算出部40から出力される、各ブロックに配
分される符号化ビットbit（i,j）は、符号化停止判定部
42へ送られる。一方、２次元ハフマン符号化部28からの
符号化出力は符号量カウント部44へ出力される。符号量
カウント部44は、ブロックごとに２次元ハフマン符号化
部28からの出力の符号量すなわち、ビット数を累積をカ
ウントする。符号量カウント部44は、２次元ハフマン符
号化部28から次に出力される符号化データのビット数を
加算したデータを符号化停止判定部42へ出力する。

符号化停止判定部42は、符号量カウント部44から入力
されるビット数とビット配分算出部40から入力される各
ブロックに配分される符号化ビットbit（i,j）とを比較
する。符号量カウント部44から入力されたビット数がビ
ット配分算出部40から入力された符号化ビットbit（i,
j）を越えることを検出すると、符号化出力を停止すべ
き旨の信号を２次元ハフマン符号化部28へ出力する。こ
れにより、２次元ハフマン符号化部28は符号量カウント
部44において最後に加えられたビット数に対応する符号
化データ、すなわち次に出力されるべき符号化データの
出力を停止し、符号化出力されるデータのビット数がビ
ット配分算出部40から入力された符号化ビットbit（i,
j）を越えないようにする。すなわち、符号化出力デー
タが配分された符号化ビットを越える１つ前の符号化デ
ータまででブロックのハフマン符号化出力を打ち切る。

符号化停止判定部42は、さらに、配分された符号化ビ
ットと符号化出力されたデータのビット数との差、すな
わち余りビットを求め、ビット配分算出部40へ出力す
る。ビット配分算出部40は前記の式（１）（２）によっ
て配分される符号化ビットbit（i,j）を求める場合に
は、この余りビットを用いる。

２次元ハフマン符号化部28から出力される圧縮符号化
された画像データは、出力端子32へ送られる。出力端子
32へ送られたデータは、図示しない伝送路へ伝送され、
または磁気ディスク等の記録媒体に記録される。

第12のフローチャートを用いて本装置のビット配分に
関する動作を説明する。

ブロックアクティビティ算出部20においてブロックご
とのアクティビティを算出する（102）。総アクティビ
ティ算出部26においてブロックアクティビティ算出部20
から入力されらブロックごとのアクティビティを加算
し、画像全体のアクティビティの合計値、すなわち総ア
クティビティを求める（104）。

正規化係数設定部22は、総アクティビティ算出部26か
らの総アクティビティを用いて正規化係数αを設定し、
正規化部16へ出力する（112）。正規化部16はこの正規
化係数αを用いて正規化を行う。正規化部16で正規化さ
れたデータは２次元ハフマン符号化部28へ送られ、２次
元ハフマン符号化された圧縮データがスキャンされて出
力される（114）。２次元ハフマン符号化部28からの符
号化出力は符号量カウント部44へ送られ、符号量がカウ
ントされる（116）。

一方、ブロックアクティビティ算出部20からの出力お
よび総アクティビティ算出部26からの出力がビット配分
算出部40へ送られ、ビット配分算出部40においてブロッ
クごとのビット配分が上記のように算出される（10
6）。符号化停止判定部42はビット配分算出部40におい
て設定されたビット配分と符号量カウント部44でカウン
トされた符号量とを比較する（108）。カウントされた
符号量のビット数が配分されたビット数を越えることを
検出すると、２次元ハフマン符号化部28からの符号化出
力が配分されたビット数を越える１つ前の符号までで停
止される（110） ２次元ハフマン符号化部28からの符号化出力が停止さ
れると、全部のブロックについて処理が終了したか否か
が判断され（118）、全部のブロックの処理が終了して
いる場合には圧縮符号化が終了する。全部のブロックの
処理が終了していない場合には次のブロックの符号化出
力に割り当てる余りビットを前記のように算出した後
（120）、ステップ106へ戻り、次のブロックのビット配
分を算出する。

本装置によれば、上記のようにブロックごとに算出し
たアクティビティの合計値、すなわち総アクティビティ
を求め、これに基づいて正規化係数αを設定して正規化
を行う。したがって、正規化係数αは、符号化された画
像データが一定の量となるように設定されるから、出力
データの処理が容易であり、メモリに記憶する場合に便
利ある。

本装置は、総アクティビティに対するブロックごとの
アクティビティの比を基にして各ブロックの符号化出力
に配分する符号化ビットを定めている。したがって、複
数のブロックからなる画像全体に割り当てるビット数を
一定とし、各ブロックに割り当てるビット数をそのブロ
ックのアクティビティに応いて配分しているから、各ブ
ロックのデータはブロックのアクティビティに応じて有
効な符号化が行われる。すなわち高域周波数成分が多く
含まれるブロックはアクティビティが大きいため多くの
ビットを割り当て、低域周波数成分が多く含まれるブロ
ックはアクティビティが小さいため少ないビットを割り
当てて、それぞれのブロックに応じた符号化を行う。

また、本装置よれば、画像データを画像全体の周波数
成分に応じた正規化係数αで正規化するから、ブロック
ごとに正規化係数を設定して正規化する場合のように、
再生された画質が不安定となることもない。

さらに、ブロックごとのアクティビティの算出および
その合計値の算出は、加算器のデータのシフト手段のみ
の線形回路によって実現でき、乗算器および除算器を使
用する必要がないため、装置を簡易な構成とすることが
できる。また、画像データからアクティビティを算出す
るから、直交変換後のデータかアクティビティを算出す
る場合のように直交変換後のデータを蓄積するバッファ
を必要としない。なお、アクティビティの合計値から正
規化係数αを求めるルックアップテーブルは、圧縮符号
化されたデータ量が一定となるような種々のものを選択
することができる。また、後述する装置のように、ルッ
クアップテーブルを用いずに、例えば、アクティビティ
の合計値から所定の演算によって正規化係数αを求める
ようにしてもよい。

また、正規化係数αのデータを符号化された画像デー
タとともに出力すようにしてもよい。このようにすれ
ば、再生装置においてこの正規化係数αを用いて復号を
行うことができる。

第14図には、本発明による画像信号圧縮符号化装置の
他の実施例が示されている。

同図に示されるものは、２次元直交変換部14からの出
力が正規化部16の他、直流成分符号化部28aへ接続さ
れ、２次元直交変換された変換係数のうち直流成分は直
流成分符号化部28aに送られ、変換係数の交流成分のみ
が正規化部16へ送られ、正規化される。正規化部16から
の出力、すなわち正規化された変換係数の交流成分は、
交流成分符号化部28bへ送られる。直流成分符号化部28a
および交流成分符号部28bは、第１図の装置における２
次元ハフマン符号化部28に相当し、直流成分符号化28a
では変換係数の直流成分が、交流成分符号化部28bでは
変換係数の正規化された交流成分が、それぞれ符号化さ
れる。

直流成分符号化部28aおよび交流成分符号化部28bの出
力はマルチプレクサ50へ送られる。マルチプレクサ50は
図示しない制御部からの制御信号により、直流成分符号
化部28aからの符号化された直流成分データまたは交流
成分符号化部28bからの符号化された交流成分データを
順次選択し、出力端子32へ出力する。

この装置においては、ブロックアクティビティ算出部
20からの出力はハイリミッタ46により最大値を制限され
る。このようにブロックごとのアクティビティの最大値
を制限することにより、アクティビティの非常に大きな
ブロックのアクティビティ値を制限し、装置の規模を増
大を防ぐことができる。ブロックアクティビティ算出部
20からの出力ハイリミッタ46により最大値を制限された
後、総アクティビティ算出部26に入力される。

総アクティビティ算出部26は第１図の装置と同様に、
ブロックアクティビティ算出部20から総られるブロック
ごとのアクティビティを加算し、総アクティビティを算
出する。総アクティビティ算出部26からの出力はローリ
ミッタ48により最小値を制限される。このように総アク
ティビティの最小値を制限することにより、後述する配
分ビット数の最大値を制限する。

なお、ハイリミッタ46およびローリミッタ48は場合に
よっては省略してもよい。

総アクティビティ算出部26からの出力は正規化係数設
定部22の乗算器22aに送られる。乗算器22aは総アクティ
ビティ算出部26から入力される総アクティビティのデー
タ（総ACT）に所定の係数K1の乗算し、K1・総ACTを算出
する。乗算器22aの出力は加算器22bへ送られ、加算器22
bにおいて所定の係数K2に加算され、 K1・総ACT＋K2 が算出される。正規化係数設定22はこのように係数K1お
よびK2を用いて、総アクティビティから正規化係数αを
設定し、正規化部16へ出力する。

総アクティビティ算出部26からの出力はまた、ビット
配分算出部40の除算器40aに送られる。除算器40aには、
交流成分ビット数記憶部40cから「総ビット−DCビッ
ト」が入力される。ここで、「総ビット」は正規化され
た変換係数全体の符号化に割り当てられるビット数、
「DCビット」は変換係数の直流成分の符号化に割り当て
られるビット数である。したがって、「総ビット−DCビ
ット」は正規化された変換係数の交流成分の符号化に割
り当てられるビット数を表す。除算器40aは、交流成分
ビット数記憶部40cからの「総ビット−DCビット」を、
総アクティビティ算出部26から送られる総アクティビテ
ィのデータによって除算する。これにより、 ［総ビット−DCビット］／総アクティビティが算出され
る。

除算器40aからの出力は、乗算器40bに送られる。乗算
器40bにはまた、ブロックアクティビティ算出部20から
各ブロックごとのアクティビティデータが入力される。
乗算器40bは除算器40aから入力される。

［総ビット−DCビット］／総アクティビティに、ブロ
ックアクティビティ算出部20から入力される各ブロック
ごとのアクティビティを乗算し、［総ビット−DCビッ
ト］・ブロックアクティビティ／総アクティビティを算
出する。これにより、総アクティビティに対する各ブロ
ックのアクティビティの比によって［総ビット−DCビッ
ト］すなわち交流成分の符号化に割り当てられるビット
数を配分し、各ブロックごと交流成分の符号化に割り当
てられるビット数を求める。乗算器40bからの出力は符
号化停止判定部42へ出力される。

この装置においては、交流成分符号化部28bからの出
力が符号量カウント部44へ出力される。符号量カウント
部44は、交流成分符号化部28bにおいて符号化された交
流成分の符号量をカウントし、符号化停止判定部42へ出
力する。符号化停止判定部42は符号量カウント部44でカ
ウントされた符号量と乗算器40bで割り当てられたビッ
ト数とを比較し、カウントされた符号量のビット数が配
分されたビット数を越えることを検出すると、交流成分
符号化部28bからの符号化出力は、配分されたビット数
を越える１つ前の符号までで停止される。

このように本実施例によれば、２次元直交変換された
変換係数は直流成分と交流成分とに分けられる。直流成
分のデータは直流成分符号化部28aへ送られて符号化さ
れ、直流成分の符号化データ量は一定のため、ビット数
を制限されることになく、マルチプケクサ50へ出力され
る。一方、交流成分のデータは各ブロックのアクティビ
ティに応じた正規化係数によって正規化された後、交流
成分符号化部28bで符号化された、各ブロックのアクテ
ィビティに応じて割り当てられたビット数によって出力
されるビット数を制限される。ビット数の割り当ては、
交流成分ビットを各ブロックのアクティビティに応じて
割り当てている。このように、総ビット数から直流成分
に割り当てるビット数を減算した交流成分に割り当てビ
ット数を、各ブロックのアクティビティに応じて配分し
ているから、交流成分の符号化出力にビット数を適切に
設定することができる。

この実施例においても、前記正規化係数αまたはα・
Ｔによって変換係数を除新して正規化を行う場合に、あ
らきじめ1/αまた1/（α・Ｔ）を求め、この値を変換係
数に乗算するようにすれば、除算器を少なくすることが
できるため、装置の規模を小さくすることができる。

上記の各実施例においては、画像を構成する画素デー
タからブロックごとのアクティビティを算出している
が、２次元直交変換部14により直交変換された変換係数
のデータをブロックアクティビティ算出部20へ入力し、
変換係数のデータを用いて次式によりアクティビティを
算出してもよい。

但しii＝jj≠０である。

また、次式のように直交交換された変換係数に重みか
けてアクティビティを算出してもよい。

この重みＷ（ii,jj）は、前記の画素からアクティビ
ティを算出する場合の重みＴ（）と同様に、例えば低域
周波数分の多く含まれるブロックのビット配分を増や
し、画質を向上させるものである。

さらに、ブロックアクティビティ算出部20においてブ
ロックごとのアクティビティを算出する場合に、求めら
たブロックのアクティビティACT（i,j）を次式のように
リミッタ変換T1を施してもよい。

ACT′（i,j）＝T1（ACT（i,j）） このような変換によって、ブロックのアクティビティ
ACT（i,j）は第８図に示すように所定の閾値、例えば20
48でリミットされる。このようにアクティビティACT
（i,j）の上限を制限することによって、画像全体の総
アクティビティのビット数を少なくすることができる。

なお、入力された画像データがカラー画像信号の場
合、圧縮符号化は輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙについてそれぞれ行われる。この場合の符号化出力
のビット数の割り当てについて第13図のフローチャート
によって説明する。

まず、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのそ
れぞれについて、前記と同様にブロックごとのアクティ
ビティを求め（202）、これらを加算して、輝度信号Ｙ
および色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙからなる画像データ全体
の総アクティビティを求める（204）。総アクティビテ
ィに対する輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの
アクティビティの比に基づき前記と同様にして、輝度信
号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙのブロックに対する
ビットの配分を算出する（206）。

総アクティビティに基づき、画像全体の正規化係数α
を算出する（212）。この正規化係数αによって、最初
に輝度信号Ｙの圧縮符号化を行い、符号化されたデータ
を出力する（214）。符号化出力のビット数をカウント
し（216）、輝度信号Ｙの各ブロックに割り当てられた
ビット配分と符号化出力のビットとを比較し（208）、
符号化出力のビットが輝度信号Ｙの各ブロックに配分さ
れたビットを越えることを検出した時、前記と同様にそ
の１つ前の符号までで出力を停止する（210）。全ブロ
ックの処理が終了したか否かの判断を行い（218）、こ
の場合には色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの処理が残っている
から、輝度信号Ｙの符号化において余ったビットを算出
し（220）、ステップ206へ戻って色差信号Ｒ−Ｙの各ブ
ロックに割り当てられるビット配分に加える。

このように余りビットを加えらたビット配分によっ
て、次に色差信号Ｒ−Ｙの圧縮符号化を行う（214）。
符号化出力をカウントし（216）、輝度信号Ｙの余りビ
ットを加えて算出された色差信号Ｒ−Ｙの各ブロックに
割り当てられたビット配分と符号化出力のビットとを比
較し（208）、符号化出力のビットが配分されたビット
を越えることを検出した時、前記と同様にその１つ前の
符号までで出力を停止する（210）。さらに色差信号Ｒ
−Ｙの符号化において余ったビットを算出し（220）、
色差信号Ｂ−Ｙの各ブロックに割り当てられるビット配
分に加える。（206）。

同様にして余りビットを加えられたビット配分によっ
て、色差信号Ｂ−Ｙの圧縮符号化を行う（214）。前記
と同様に配分されたビットを越える１つ前で符号化出力
を停止する（210）。

このようにしてカラー画像信号の圧縮信号化が行われ
る。

このようにカラー画像信号の圧縮符号化において、輝
度信号Ｙの符号化に配分されたビットの余りを色差信号
Ｒ−Ｙの符号化に使用し、色差信号Ｒ−Ｙの符号化に配
分されたビットの余りを色差信号Ｂ−Ｙの符号化に使用
することにより、カラー画像信号の圧縮符号化において
符号化データの出力を一定の量とすることができる。ま
た、輝度信号Ｙの符号化に配分されたビット余りを色差
信号の符号化に使用しているから、色差信号の情報量を
多くすることができ、色のデータを高画質で出力するこ
とができる。

また、この場合、圧縮符号化されたデータは輝度信号
Ｙが先に出力され、記録媒体に先に記録されるから、輝
度信号Ｙの符号化されたデータの長さが可変であっても
輝度信号Ｙの記録されるアドレスが固定されるため、記
録媒体からの輝度信号Ｙの検索に有利である。

なお、第13図のフローチャートの動作と反対に、色差
信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの符号化処理を先に行い、色差信号
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの符号化において余ったビットを輝度信
号Ｙの符号化において配分されるビットに加えるように
してもよい。このようにした場合にも、カラー画像信号
の圧縮符号化において符号化データの出力を一定の量と
することができる。また、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの符
号化処理において余ったビットを輝度信号Ｙの符号化に
おいて配分されるビットに加えているから、輝度信号Ｙ
の情報量を多くすることができ、色情報の少ない白黒画
像に近い画像データを高画質で出力することができる。

効 果 本発明によれば、圧縮符号化装置は、直交交換後の正
規化においてブロックのアクティビティの合計値から正
規化係数を設定し正規化を行っている。したがって、画
像の周波数成分に応じた圧縮符号化を行い、符号化され
たデータ量を一定とすることができる。

しかも、アクティビティの合計値に対する各ブロック
のアクティビティによって各ブロックの符号化出力のデ
ータ量を制限するから、それぞれのブロックは周波数成
分に応じたデータ量で出力することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のによる画像信号圧縮号化装置の一実
施例を示すブロック図、 第２図は、ブロックを構成する画素データの例を示す
図、 第３図は、ブロックのサブブロックへの分割を示す図、 第4A図〜第4C図は、アクティビティの算出に使用される
フィルタの例を示す図、 第５図は、フィルタによるアクティビティの算出方法を
示す図、 第６図は、ブロックを構成する画素データの例を示す
図、 第７図は、ブロックのアクティビティの算出において行
われる変換の例を示す図、 第８図は、ブロックのアクティビティの変換例を示す
図、 第9A図および第9B図は、アクティビティの合計値を正規
化係数に変換するルックアップテーブルの例を示す図、 第10図は、重みテーブルデータの例を示す図、 第11図は、ランレングスおよび非零の振幅の符号化を行
う順序を示す図、 第12図は、第１図の装置のビット配分に関する動作を示
すフローチャート、 第13図は、カラー画像信号のビット配分に関する動作を
示すフローチャート、 第14図は、本発明による画像振号圧縮符号化装置の他の
実施例を示すブロック図である。 主要部物の符号の説明 14……２次元直交変換部 16……正規化部 20……ブロックアクティビティ算出部 22……正規化係数設定部 26……総アクティビティ算出部 28……２次元ハフマン符号化部 28a……直流成分符号化部 28b……交流成分符号化部 40……ビット配分算出部 40c……交流成分ビット数記憶部 42……符号化停止判定部 44……符号量カウント部 50……マルチプレクサ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの画面を構成するディジタル画像デー
   タを複数のブロックに分割して各ブロックの画像データ
   について２次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮符号
   化装置において、該装置は、 前記福数のブロックに分割されたデジタル画像データの
   ２次元直交変換する直交変換手段と、 該直交変換手段により直交変換されたデータを正規化す
   る正規化手段と、 該正規化手段により正規化されたデータを符号化する符
   号化手段と、 前記分割されたブロックごとの画像データのアクティビ
   ティを算出するブロックアクティビティ算出手段と、 該ブロックアクティビティ算出手段により算出されたブ
   ロックごとのアクティビティを加算するアクティビティ
   加算手段と、 前記ブロックアクティビティ算出手段により算出された
   前記ブロックごとのアクティビティと前記アクティビテ
   ィ加算手段により算出された前記アクティビティの合計
   値との比から前記ブロックごとに配分される符号化デー
   タ量を算出する符号化データ量配分手段と、 該符号化データ量配分手段からの出力に応じて前記符号
   化手段からの出力データ量を制限する符号化出力制御手
   段とを有し、 前記符号化出力制御手段は、前記符号化データ量配分手
   段から出力される前記ブロックごとに配分される符号化
   データ量と、前記符号化手段からの出力データ量とを比
   較し、前記符号化手段からの出力データ量が前記ブロッ
   クごとに配分される符号化データ量の範囲内となるよう
   に前記符号化手段からの出力データ量を制限することを
   特徴とする画像信号圧縮符号化装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとのア
   クティビティと前記アクティビティの合計値との比を前
   記画像データ全体の符号化データ量の乗算し、さらに先
   に符号化されたブロックの余りデータ量を加算すること
   により前記ブロックごとに配分される符号化データ量を
   算出することを特徴とする画像信号圧縮符号化装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記画像データ全体の
   符号化データ量からすでに符号化出力されたブロックの
   符号化出力のデータ量を減算した値に、前記ブロックご
   とのアクティビティと前記アクティビティの合計値との
   比を乗算することにより前記ブロックごとに配分される
   符号化データ量を算出することを特徴とする画像信号圧
   縮符号化装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとのア
   クティビティと前記アクティビティの合計値との比を、
   前記直交変換されたデータの交流成分データの符号化デ
   ータ量に乗算することにより前記ブロックごとに配分さ
   れる交流成分データの符号化データ量を算出することを
   特徴とする画像信号圧縮符号化装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記ブロックごとに配
   分される交流成分データの符号化データ量に、先に符号
   化されたブロックの交流成分データの余りデータ量を加
   算することにより前記ブロックごとの配分される交流成
   分データの符号化データ量を算出することを特徴とする
   画像信号圧縮符号化装置。
6. 【請求項６】請求項４に記載の装置において、 前記符号化データ量配分手段は、前記直交変換されたデ
   ータの交流成分データの符号化データ量からすでに符号
   化出力されたブロックの交流成分データの符号化出力デ
   ータ量を減算した値に、前記ブロックごとのアクティビ
   ティと前記アクティビティの合計値との比を乗算するこ
   とにより前記ブロックごとに配分される交流成分データ
   の符号化データ量を算出することを特徴とする画像信号
   圧縮符号化装置。