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JP3344720B2 - 画像データ記録装置および方法 - Google Patents
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JP3344720B2 - 画像データ記録装置および方法 - Google Patents

画像データ記録装置および方法

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JP3344720B2
JP3344720B2 JP15755190A JP15755190A JP3344720B2 JP 3344720 B2 JP3344720 B2 JP 3344720B2 JP 15755190 A JP15755190 A JP 15755190A JP 15755190 A JP15755190 A JP 15755190A JP 3344720 B2 JP3344720 B2 JP 3344720B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静止画データを記録媒体に圧縮符号化して
記録する際に、圧縮符号化後の符号量が所定の目標符号
量以下となるように圧縮したのち記録することにより、
一定の記憶容量の記録媒体に記録できる画像枚数を保証
するようにした画像データ記録装置および方法に関し、
特に電子スチルカメラに適用して好適なものである。
〔従来の技術〕
自然画像(静止画)に対する高能率な圧縮符号化技術
として、直交変換に可変長符号化を組み合わせた方式が
有効とされ、カラー自然画像符号化方式の国際標準にも
この方式が採用される予定である(画像電子学会誌:Vol
18,No.6,P398〜P407)。
この種の符号化方式においては、ある種のパラメータ
を制御することによって復号画像の画質および符号化後
の出力符号量を制御することが出来る。符号量と画質と
の関係は、符号量が大きいほど、すなわち圧縮の度合が
小さいほど原画像からの画質の劣化は小さく、逆に、符
号量が小さいほど、すなわち圧縮の度合が大きいほど原
画像からの画質の劣化は大きくなる。ただし、この種の
符号化方式では、符号化に際して画像の局所的相関を利
用して適応的な処理を行っているため、対象画像の画質
に応じた高能率な圧縮符号化が可能となっている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、一般に絵柄の細かな画像は符号量が多く、
ベタの多い平坦な画像は符号量が少ない。このため、同
じ符号量制御パラメータで圧縮符号化を行っても、得ら
れる符号量は対象画像毎に異なってくる。従って、この
種の符号化方式では、圧縮符号化により発生する符号量
を事前に予測することは困難であり、このため、任意の
対象画像に対して一定の符号量が得られるように符号化
することは必ずしも容易ではない。特に、これまでの自
然画像符号化の応用は、主に静止画テレビ電話やファク
シミリなどの画像伝送、画像データベースへの蓄積等が
考えられてきたため、一定の符号量が得られるように符
号化を行うことは必ずしも要求されていなかった。
しかし、この種の符号化方式を、例えば電子スチルカ
メラに応用する場合は、記録媒体に記録できる画像枚数
を保証する必要があり、圧縮符号化後の画像データを記
録媒体に記録する際に、対象画像を一定の符号量で圧縮
符号化する技術が要求される。
この発明は、一定の記憶容量の記録媒体に複数枚の静
止画データを圧縮符号化して記録する際に記録可能な画
像枚数を保証するために、各対象画像毎に符号量制御パ
ラメータを変化させ、各対象画像の画像データを所定の
目標符号量以下となるように圧縮したのち記録媒体に記
録する画像データ記録装置および方法を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
請求項1の発明においては、連続して入力されている
画像データより一画面分の画像データを取出して圧縮符
号化する手段と、圧縮符号化した後の符号量が目標符号
量を初めて上まわるかあるいは下まわるまで、前記圧縮
符号化する手段の符号量制御パラメータを変化させて、
複数の画像データを順次試し圧縮符号化させる手段と、
試し圧縮符号化した符号量が目標符号量を初めて上まわ
った際に、その直前の目標符号量以下の符号量における
符号量制御パラメータを用い、試し圧縮符号化した符号
量が目標符号量を初めて下まわった際に、その時点にお
ける符号量制御パラメータを用いて、試し圧縮符号化し
た画像データの次の画像データを圧縮符号化させ記録媒
体に記録する手段とを備える。
また請求項3の発明においては、連続して入力されて
いる画像データより一画面分の画像データを取出して圧
縮符号化した後の符号量が目標符号量を初めて上まわる
かあるいは下まわるまで、圧縮符号化するための符号量
制御パラメータを変化させて、複数の画像データを順次
試し圧縮符号化させ、試し圧縮符号化した符号量が目標
符号量を初めて上まわった際には、その直前の目標符号
量以下の符号量における符号量制御パラメータを用い、
試し圧縮符号化した符号量が目標符号量を初めて下まわ
った際には、その時点における符号量制御パラメータを
用いて、試し圧縮符号化した画像データの次の画像デー
タを圧縮符号化させ記録媒体に記録する。
〔作用〕
この発明によれば、対象画像を圧縮符号化して記録媒
体に記録する際に、対象画像の直前の画像に対して試み
の符号化を行い、その結果得られる符号量と一画面当た
りの所定の目標符号量とを比較し、その比較結果から対
象画像の圧縮符号化後の符号量を目標符号量以下とする
ことのできる符号量制御パラメータを求め、この求めた
パラメータを使用して対象画像の実際の圧縮符号化を行
い、圧縮後のデータを記録媒体に記録する。このように
すれば、記録媒体に記録できる静止画の枚数を確実に保
証することが出来る。
〔実施例〕
第1図はこの発明による画像データ記録装置の一実施
例を示す構成図で、この発明を電子スチルカメラに適用
した例を示している。
第1図において、撮像部(図示せず)から取り込まれ
た入力画像データは、8ライン毎にラインメモリ1に格
納され、1ブロック8×8画素の複数ブロックに分割さ
れた離散コサイン変換回路2に供給される。変換回路2
では、ブロック毎に2次元DCT(Discrete Cosine Trans
form)を施して量子化回路3に供給する。変換回路2で
得られる8×8個のDCT係数Fij(i,j=0,1,…,7)は1
ブロック分の入力画像データを空間周波数に分解した成
分を表しており、係数Fijのうち係数F00は入力画像デー
タの平均値に比例した値(直流成分)を表し、変数i,j
が大きくなるにつれて周波数の高い成分(交流成分)を
表している。
こうして得られるDCT係数Fijは量子化回路3で各係数
毎に異なる量子化ステップ幅で線形量子化される。量子
化ステップ幅は量子化マトリクス回路4から供給される
8×8個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値に、
乗算回路5で係数2n(n=0,±1,±2,…)を乗算した値
によって規定される。この場合、係数2nの巾nはスケー
リングファクタと称され、スケーリングファクタ制御回
路6から供給される。第2図に量子化マトリクスの一例
を示す。
量子化回路3で量子化されたDCT係数Fijの各係数は、
ジグザグスキャン回路7で低次の係数から高次の係数へ
と走査されて1次元のデータに変換され、“0"のラン長
値と有効値(“0"でない値)とで2次元データに変換さ
れる。次いで、ハフマン符号回路8でハフマン符号化さ
れ、可変長符号化データとしてICカード等の記録メディ
ア9に記録される。第3図にジグザグスキャンのテーブ
ルの一例を示す。
ところで、可変長符号化データとしてハフマン符号回
路8から最終的に得られる符号量は、スケーリングファ
クタnを変化させることによって制御することが出来
る。すなわち、スケーリングファクタnを大きくするこ
とによって量子化ステップ幅を大きくし、得られる符号
量を減少させることができ、逆に、スケーリングファク
タnを小さくすることによって量子化ステップ幅を小さ
くし、得られる符号量を増加させることができる。この
定性的な関係は対象画像によらず一般的に成立する関係
であるが、スケーリングファクタnと圧縮後のデータ量
との定量的な関係は一意には定まらず、対象画像毎に異
なってくる。従って、同じスケーリングファクタnで対
象画像を符号化しても画像の内容によって得られる符号
量は異なる。
そこで、この実施例では、ハフマン符号回路8の出力
側に符号量測定回路10を設け、対象画像を圧縮符号化し
て記録メディア9に記録する前に、対象画像の直前の他
の画像に対して試みの符号化を行い、その結果得られる
符号量を符号量測定回路10で測定し、その測定結果をス
ケーリングファクタ制御回路6に供給する。制御回路6
では、符号量測定回路10で測定した符号量と一画面に割
り当てられている所定の目標符号量とを比較して、その
比較結果から圧縮符号化後の符号量が目標符号量以下と
なるスケーリングファクタnを求める。そして、この求
めたスケーリングファクタnを使用して対象画像の実際
の圧縮符号化を行い、圧縮したデータを記録メディア9
に記録する。
この場合、他の画像に対する試みの符号化は、対象画
像の取り込み開始から実際の取り込み開始まで100msec
程度の遅れが許容できるとして、対象画像の圧縮符号化
処理が30msec程度で可能ならば、第4図(a)および
(b)に示すように、対象画像の直前の3画像に対して
行うことができる。この程度の時間遅れであれば、取り
込まれる対象画像とその直前の画像との内容はほぼ同一
とみなすことができる。
すなわち、第4図(a)において、時刻T0で対象画像
の取り込みを開始し、スケーリングファクタn0(初期
値)で第1回目の試し符号化を行う。その結果、圧縮符
号化後の符号量が目標とする符号量より大きい場合は、
スケーリングファクタ制御回路6でスケーリングファク
タn0を増加させ、時点T1で新たなスケーリングファクタ
n1(=n0+Δ)(Δ>0)で第2回目の試し符号化を行
う。このように、圧縮後の符号量が目標とする符号量以
下となるまでスケーリングファクタn0に繰り返しΔを加
算して量子化ステップ幅を大きくし、試し符号化を繰り
返す。そして、圧縮後の符号量が初めて目標とする符号
量以下となったときに、そのときのスケーリングファク
タによって対象画像の実際の圧縮符号化を行い、その結
果を記録メディア9に記録する。第4図(a)の例で
は、時点T2で符号量が初めて目標符号量以下となるの
で、このときのスケーリングファクタn2(=n0+2×
Δ)によって時点T3で実際の符号化蓄積を開始する。
また、第4図(b)に示すように、対象画像の取り込
み操作が開始された時点T0でスケーリングファクタn
0(初期値)により第1回目の試し符号化を行ったとこ
ろ、出力符号量が目標符号量より小さかった場合は、ス
ケーリングファクタn0を減少させ、新たなスケーリング
ファクタn1(=n0−Δ)によって時点T1で第2回目の試
し符号化を行う。このように、出力符号量が目標符号量
を超えるまでスケーリングファクタnから繰り返しΔを
減じ、量子化ステップ幅を小さくして試し符号化を繰り
返す。そして、出力符号量が初めて目標符号量以上とな
る直前のスケーリングファクタによって対象画像の実際
の圧縮符号化を行い、その結果を記録メディア9に記録
する。第4図(b)の例では、初めて目標符号量を超え
た時点T2の直前の時点T1でのスケーリングファクタn
1(=n0−Δ)を使って時点T3で実際の符号化を行い記
録メディア9への蓄積を開始する。
このように、対象画像の符号化蓄積を開始する前に、
その直前の複数枚の画像について試し符号化を行い、そ
の結果得られる出力符号量を測定して目標符号量と比較
し、スケールファクタnを増減して出力符号量が目標符
号量を初めて上まわるかあるいは下まわった時点のスケ
ーリングファクタnによって実際の符号化蓄積を行う。
このようにすれば、確実に所定の目標符号量以下の符号
量で対象画像の圧縮符号化を行うことが出来る。
なお、前述の実施例では、符号化方式としてDCTを用
いたものについて説明したが、他の符号化方式、例えば
ベクトル量子化方式、DPCM等の予測符号化方式、あるい
はブロック符号化方式等にも適用可能で、可変長符号を
用いる全ての画像符号化方式に適用することが出来る。
また、出力符号量を制御する符号量制御パラメータと
しては、前述したスケールファクタ以外に量子化マトリ
クス自体を直接変化させるようにしてもよい、この場合
には、DCT係数行列内の各係数を個別に変化させること
が出来るので、より高精度の符号量制御が行える。
〔発明の効果〕
この発明によれば、複数枚の静止画を直交変換と可変
長符号化とを組合せた方式により実時間で符号化して記
録媒体に記録するに当り、対象画像の直前の静止画を複
数枚符号化して符号量を求め、その結果から目標符号量
以下となる符号量制御パラメータを決定し、その制御パ
ラメータで対象画像の圧縮符号化を行うので、一定の記
憶容量の記録メディアに記録できる静止画の枚数を、簡
易な手段で確実に保証することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による画像データ圧縮記録装置の一実
施例を示すブロック図、 第2図は量子化マトリクスの数値例を示す図、 第3図はジグザグスキャンの順序を示す図、 第4図はこの発明の時間関係を説明するための図であ
る。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続して入力されている画像データより一
    画面分の画像データを取出して圧縮符号化する手段と、 圧縮符号化した後の符号量が目標符号量を初めて上まわ
    るかあるいは下まわるまで、前記圧縮符号化する手段の
    符号量制御パラメータを変化させて、複数の画像データ
    を順次試し圧縮符号化させる手段と、 試し圧縮符号化した符号量が目標符号量を初めて上まわ
    った際には、その直前の目標符号量以下の符号量におけ
    る符号量制御パラメータを用い、試し圧縮符号化した符
    号量が目標符号量を初めて下まわった際には、その時点
    における符号量制御パラメータを用いて、試し圧縮符号
    化した画像データの次の画像データを圧縮符号化させ記
    録媒体に記録する手段と を備えたことを特徴とする画像データ記録装置。
  2. 【請求項2】前記圧縮符号化する手段が直交変換と可変
    長符号化とを組合せたものであり、前記符号量制御パラ
    メータがスケーリングファクタであることを特徴とする
    請求項1記載の画像データ記録装置。
  3. 【請求項3】連続して入力されている画像データより一
    画面分の画像データを取出して圧縮符号化した後の符号
    量が目標符号量を初めて上まわるかあるいは下まわるま
    で、圧縮符号化するための符号量制御パラメータを変化
    させて、複数の画像データを順次試し圧縮符号化させ、 試し圧縮符号化した符号量が目標符号量を初めて上まわ
    った際には、その直前の目標符号量以下の符号量におけ
    る符号量制御パラメータを用い、試し圧縮符号化した符
    号量が目標符号量を初めて下まわった際には、その時点
    における符号量制御パラメータを用いて、試し圧縮符号
    化した画像データの次の画像データを圧縮符号化させ記
    録媒体に記録するようにした ことを特徴とする画像データ記録方法。
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