(57)【要約】【課題】  画像データを所望の目標符号量に合わせてデータ圧縮させることを課題とする。【解決手段】  輝度データ及び色差データからなる画像データを入力して量子化処理及びエントロピ符号化処理を行う画像データ圧縮装置において、画像データの離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理の結果のうち、輝度データに係るＤＣＴ係数について２×２のブロックを１グループ単位として一画面全体を区分し、グループ内の第１番目の各ブロックのみを一画面全体にわたって量子化処理及びエントロピ符号化処理を行って符号量を求め、そして第２番目のブロックに対する量子化テーブルを生成するという処理を第４番目のブロックについてまで順次実行し、この結果により最終的に一画面全体を圧縮した際に目標の輝度符号量になる量子化テーブルを生成して輝度データの一画面全体を圧縮し、先に圧縮した色差データの圧縮データと共に出力する構成とした。【選択図】      図１
2006060657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された輝度データ及び色差データをそれぞれ所定のブロック単位で離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理して輝度及び色差のＤＣＴ係数ブロックに変換するＤＣＴ演算手段と、前記変換された輝度及び色差のＤＣＴ係数ブロックをそれぞれ量子化処理して輝度及び色差の量子化データブロックを生成する量子化手段と、前記生成された輝度及び色差の量子化データブロックをそれぞれエントロピ符号化して輝度及び色差の圧縮符号データを生成するエントロピ符号化手段とを備えた画像データ圧縮装置において、
前記ＤＣＴ演算手段から出力される前記輝度及び色差のＤＣＴ係数ブロックを各ブロック単位で読み出し可能なように少なくとも一画面分記憶するＤＣＴ係数記憶手段と、
このＤＣＴ係数記憶手段に記憶された前記一画面分の輝度ＤＣＴ係数ブロックを画面上水平及び垂直方向に２ブロックづつの輝度ブロックグループとして区分し、この各輝度ブロックグループにおける同一位置の輝度ＤＣＴ係数ブロックを連続に読み出す制御を実行する読み出し制御手段と、
前記輝度ブロックグループ内において１番目に読み出される輝度ＤＣＴ係数ブロック及び前記色差ＤＣＴ係数ブロックの各量子化処理に用いる標準量子化テーブルを記憶する量子化テーブル記憶手段と、
前記エントロピ符号化手段で生成される前記各圧縮符号データのうち少なくとも前記色差符号データを一時記憶する出力記憶手段と、
所望に外部より入力された一画面全体あたりの目標符号データ量、前記エントロピ符号化手段で生成された前記色差符号データの色差符号データ量、及び前記輝度符号データの輝度符号データ量がそれぞれ記憶されて、前記目標符号データ量及び前記色差符号データ量に基づいて前記輝度データに対する目標輝度符号データ量を導出する符号データ量決定手段と、
前記輝度ブロックグループ内の２番目乃至４番目のいずれかに読み出される各輝度ＤＣＴ係数ブロックについて、前記目標輝度符号データ量、前記符号データ量決定手段に記憶された前回のエントロピ符号化処理時の輝度符号データ量、及び前回用いた量子化テーブルに基づいて新たな量子化テーブルを導出する量子化テーブル算出手段と、
前記量子化テーブル記憶手段に記憶された前記標準量子化テーブル又は前記量子化テーブル算出手段で導出された前記新たな量子化テーブルを前記量子化手段に設定する量子化テーブル設定手段と、
を更に具備したことを特徴とする画像データ圧縮装置。
【請求項２】
入力された輝度データ及び色差データをそれぞれ所定のブロック単位で離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理して輝度及び色差の各ＤＣＴ係数ブロックに変換し、この輝度及び色差の各ＤＣＴ係数ブロックをそれぞれ量子化処理して輝度及び色差の各量子化データブロックを生成し、この輝度及び色差の各量子化データブロックをそれぞれエントロピ符号化処理して輝度及び色差の各圧縮符号データを生成する画像データ圧縮方法において、
前記輝度及び色差の各ＤＣＴ係数ブロックを少なくとも一画面分記憶可能なＤＣＴ係数記憶手段を備えて記憶し、
前記ＤＣＴ係数記憶手段から一画面分の前記色差ＤＣＴ係数ブロックを順次読み出して標準色差量子化テーブルを用いて前記色差量子化データブロックに量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して前記色差圧縮符号データを生成し、
この生成された一画面分の色差圧縮符号データを出力記憶手段を備えて記憶させると共に、前記一画面分の色差圧縮符号データのデータ量及び予め外部より所望に入力された一画面全体あたりの目標符号データ量に基づいて目標輝度符号データ量を導出し、
前記ＤＣＴ係数記憶手段に記憶された一画面分の前記輝度ＤＣＴ係数ブロックを画面上水平及び垂直方向に２ブロックづつの輝度ブロックグループとして区分し、この輝度ブロックグループを構成する４つの輝度ブロックグループを第１乃至第４のブロックとして、一画面分の前記各輝度ブロックグループにおける前記第１のブロックを順次読み出して、標準輝度量子化テーブルを第１の輝度量子化テーブルとして用いて第１の輝度量子化ブロックに量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して第１の輝度圧縮符号データを生成し、
前記目標輝度符号データ量、前記第１の輝度圧縮符号データの符号データ量、及び前記第１の輝度量子化テーブルに基づいて第２の輝度量子化テーブルを導出し、
前記第１のブロックを順次読み出して前記第１の輝度符号データを生成した手順と同様に、順次、一画面分の前記第２乃至第４の各ブロックについて、量子化テーブルを導出して量子化及びエントロピ符号化処理を実行することにより第２乃至第４の輝度圧縮符号データをそれぞれ生成し、
前記目標輝度符号データ量、前記第４の輝度圧縮符号データの符号データ量、及び第４の輝度量子化テーブルに基づいて最終的な輝度量子化テーブルを導出し、
前記ＤＣＴ係数記憶手段に記憶された前記一画面分の輝度ＤＣＴ係数ブロックを読み出して前記最終的な量子化テーブルを用いて量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して輝度圧縮符号データを生成し、
この輝度圧縮符号データを前記出力記憶手段に記憶された色差圧縮符号データと共に圧縮符号データとして出力する
手順を有したことを特徴とする画像データ圧縮方法。
【請求項３】
前記第１乃至第３の輝度圧縮符号データの符号量いずれかについて、前記目標輝度符号データ量との符号量差が所定の許容範囲内であった場合、前記ＤＣＴ係数記憶手段に記憶された前記一画面分の輝度ＤＣＴ係数ブロックを順次読み出し、
この順次読み出された輝度ＤＣＴ係数ブロックを、現在量子化処理に用いている量子化テーブルを用いて量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して輝度圧縮符号データを生成し、
この輝度圧縮符号データを前記出力記憶手段に記憶された色差圧縮符号データと共に圧縮符号データとして出力する
手順を有したことを特徴とする請求項２に記載の画像データ圧縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法に係り、特にＤＣＴ変換処理と量子化処理とを実行するものであって、ＤＣＴ係数の量子化処理による発生符号量を制御する機能及び方法を有した画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
静止画像データの圧縮方式の１つにＪＰＥＧ圧縮方式と呼ばれるものがある。この圧縮方式は、国際標準化組織（ＩＳＯ）等により設置されたＪｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐにより規格化されてその後標準化された、特に自然画データの効果的圧縮が可能な圧縮方式である。また、このＪＰＥＧ圧縮方式を動画データの圧縮に応用したモーションＪＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧ又はＭＪＰＥＧと呼ばれる。）圧縮方式がある。このモーションＪＰＥＧ圧縮方式は、動画データを画像フレーム毎にＪＰＥＧ圧縮方式で圧縮するものである。
【０００３】
これらＪＰＥＧ圧縮方式やモーションＪＰＥＧ圧縮方式（以下、単にＪＰＥＧ圧縮方式と記す。）は基本的に２つの圧縮方式から構成されている。具体的には、第１の圧縮方式として、画像データを２次元の離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）によって空間周波数データ（ＤＣＴ係数と称す。）へ変換し、このＤＣＴ係数を所定の量子化テーブルを用いて量子化するプロセス、そして第２の圧縮方式として、量子化されたデータをエントロピ符号化するプロセスである。このエントロピ符号化とは、出現頻度の高いシンボル（量子化されたＤＣＴ係数）に短い符号を、逆に出現頻度の低いシンボルに長い符号を割り当てるという手法であり、例えばハフマン符号化や算術符号化等が知られている。
【０００４】
このＪＰＥＧ圧縮方式では、圧縮する一画面全体を８×８画素のブロック単位に分割し、各ブロック単位で第１及び第２の各圧縮方式によるデータ圧縮処理を実行する。ここで、一般的に、画像データのフォーマットは色差フォーマットを用いるのが圧縮効率上及び復号画像の品質上望ましいため、例えば、ＹＣｂＣｒの画像フォーマットでサンプリング比４：２：０の画像データを用いた場合、Ｙ（輝度）データについては輝度データ全体を間引き処理せずに８×８画素単位のブロックに分割構成し、色差（Ｃｂ及びＣｒ）データについてはそれぞれについて垂直及び水平の各ラインでＹデータの２画素に対してＣｂ又はＣｒの１画素をサンプリングするといった画素間の間引きを行って８×８画素のブロック集合を構成する。これらブロックそれぞれについて、まずは第１の圧縮方式でデータ圧縮処理が行われ、そして第２の圧縮方式で各ブロックの圧縮データ（８×８＝６４の圧縮データ）を一定の順序で走査（ジグザグスキャンと称す。）してエントロピ符号化を実行する。
【０００５】
図６に、２次元ＤＣＴを用いた一般的なＪＰＥＧ圧縮方式による画像データ圧縮装置の機能ブロック図を示す。同図において、画像データ圧縮装置６１は、入力したＹＣｂＣｒフォーマットの画像データについて輪郭強調処理やサンプリング比変換処理、そしてレベルシフト処理等を行うプリフィルタ手段６２と、プリフィルタ手段６２から供給された８×８画素単位の画像データを２次元ＤＣＴ処理して輝度及び色差データ別にＤＣＴ係数を出力する２次元ＤＣＴ手段６３と、輝度及び色差データ毎のＤＣＴ係数を量子化テーブル６４を用いてそれぞれ量子化して第１の圧縮データを出力する量子化手段６５と、第１の圧縮データをエントロピ符号化して第２の圧縮データを出力するエントロピ符号化手段６６とから構成される。
【０００６】
このような構成の画像データ圧縮装置６１において、予めデータ圧縮後の全体符号量を目標値として設定しておき、実際の圧縮データの符号量を目標値に合わせるために、量子化テーブル６４を変更しながら量子化手段６５の量子化処理以降の処理を繰り返し実行して目標符号量に近似させていく方法が、例えば特許文献１に記載されている。この特許文献１には、量子化テーブルを複数種類保有しておき、ブロック単位で各量子化テーブルを変更してデータ圧縮処理を行い、１画面分の圧縮処理が終了した後にそれぞれ得られた符号量に基づいて最終的な量子化テーブルを算出する画像データ圧縮装置が開示されている。
【特許文献１】特開平５−２５２４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の画像データ圧縮装置では、ブロックデータの２次元ＤＣＴ処理後のＤＣＴ係数分布と、保有している複数種類の量子化テーブルの各量子化係数分布との相関関係が大きく異なっている場合、符号量予測値は大きくずれることもあり得るため、その確実性に乏しいという問題がある。つまり、特許文献１に記載の画像データ圧縮装置は、その構成により入力データに基づき目標符号量に対する最適な量子化テーブルを適用することが困難であり、場合によっては目標符号量を予測することができない場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、２次元ＤＣＴ処理の結果のうち輝度データに係るＤＣＴ係数について２×２ブロックを１グループ単位として一画面を区分し、グループ内の第１番目の各ブロックのみを画面全体にわたって量子化処理及びエントロピ符号化処理を行って符号量を求めて第２番目のブロックに対する量子化テーブルを生成するという処理を第４番目のブロックまで実行し、この結果により最終的に画面全体を圧縮した際に目標符号量になる量子化テーブルを生成して輝度データの画面全体を圧縮することにより、従来よりも精度の高い符号量制御を簡単な構成によって実現することが可能な画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、入力された輝度データ及び色差データをそれぞれ所定のブロック単位で離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理して輝度及び色差のＤＣＴ係数ブロックに変換するＤＣＴ演算手段（１０２）と、前記変換された輝度及び色差のＤＣＴ係数ブロックをそれぞれ量子化処理して輝度及び色差の量子化データブロックを生成する量子化手段（１０４）と、前記生成された輝度及び色差の量子化データブロックをそれぞれエントロピ符号化して輝度及び色差の圧縮符号データを生成するエントロピ符号化手段（１０５）とを備えた画像データ圧縮装置において、前記ＤＣＴ演算手段から出力される前記輝度及び色差のＤＣＴ係数ブロックを各ブロック単位で読み出し可能なように少なくとも一画面分記憶するＤＣＴ係数記憶手段（１０３）と、このＤＣＴ係数記憶手段に記憶された前記一画面分の輝度ＤＣＴ係数ブロックを画面上水平及び垂直方向に２ブロックづつの輝度ブロックグループとして区分し、この各輝度ブロックグループにおける同一位置の輝度ＤＣＴ係数ブロックを連続に読み出す制御を実行する読み出し制御手段（１１１）と、前記輝度ブロックグループ内において１番目に読み出される輝度ＤＣＴ係数ブロック及び前記色差ＤＣＴ係数ブロックの各量子化処理に用いる標準量子化テーブルを記憶する量子化テーブル記憶手段（１１０）と、前記エントロピ符号化手段で生成される前記各圧縮符号データのうち少なくとも前記色差符号データを一時記憶する出力記憶手段（１０６）と、所望に外部より入力された一画面全体あたりの目標符号データ量、前記エントロピ符号化手段で生成された前記色差符号データの色差符号データ量、及び前記輝度符号データの輝度符号データ量がそれぞれ記憶されて、前記目標符号データ量及び前記色差符号データ量に基づいて前記輝度データに対する目標輝度符号データ量を導出する符号データ量決定手段（１０７）と、前記輝度ブロックグループ内の２番目乃至４番目のいずれかに読み出される各輝度ＤＣＴ係数ブロックについて、前記目標輝度符号データ量、前記符号データ量決定手段に記憶された前回のエントロピ符号化処理時の輝度符号データ量、及び前回用いた量子化テーブルに基づいて新たな量子化テーブルを導出する量子化テーブル算出手段（１０８）と、前記量子化テーブル記憶手段に記憶された前記標準量子化テーブル又は前記量子化テーブル算出手段で導出された前記新たな量子化テーブルを前記量子化手段に設定する量子化テーブル設定手段（１０９）と、を更に具備したことを特徴とする画像データ圧縮装置に係る。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、入力された輝度データ及び色差データをそれぞれ所定のブロック単位で離散コサイン変換（ＤＣＴ）処理して輝度及び色差の各ＤＣＴ係数ブロックに変換し、この輝度及び色差の各ＤＣＴ係数ブロックをそれぞれ量子化処理して輝度及び色差の各量子化データブロックを生成し、この輝度及び色差の各量子化データブロックをそれぞれエントロピ符号化処理して輝度及び色差の各圧縮符号データを生成する画像データ圧縮方法において、前記輝度及び色差の各ＤＣＴ係数ブロックを少なくとも一画面分記憶可能なＤＣＴ係数記憶手段（１０３）を備えて記憶し、前記ＤＣＴ係数記憶手段から一画面分の前記色差ＤＣＴ係数ブロックを順次読み出して標準色差量子化テーブルを用いて前記色差量子化データブロックに量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して前記色差圧縮符号データを生成し、この生成された一画面分の色差圧縮符号データを出力記憶手段（１０６）を備えて記憶させると共に、前記一画面分の色差圧縮符号データのデータ量及び予め外部より所望に入力された一画面全体あたりの目標符号データ量に基づいて目標輝度符号データ量を導出し、前記ＤＣＴ係数記憶手段に記憶された一画面分の前記輝度ＤＣＴ係数ブロックを画面上水平及び垂直方向に２ブロックづつの輝度ブロックグループとして区分し、この輝度ブロックグループを構成する４つの輝度ブロックグループを第１乃至第４のブロックとして、一画面分の前記各輝度ブロックグループにおける前記第１のブロックを順次読み出して、標準輝度量子化テーブルを第１の輝度量子化テーブルとして用いて第１の輝度量子化ブロックに量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して第１の輝度圧縮符号データを生成し、前記目標輝度符号データ量、前記第１の輝度圧縮符号データの符号データ量、及び前記第１の輝度量子化テーブルに基づいて第２の輝度量子化テーブルを導出し、前記第１のブロックを順次読み出して前記第１の輝度符号データを生成した手順と同様に、順次、一画面分の前記第２乃至第４の各ブロックについて、量子化テーブルを導出して量子化及びエントロピ符号化処理を実行することにより第２乃至第４の輝度圧縮符号データをそれぞれ生成し、前記目標輝度符号データ量、前記第４の輝度圧縮符号データの符号データ量、及び第４の輝度量子化テーブルに基づいて最終的な輝度量子化テーブルを導出し、前記ＤＣＴ係数記憶手段に記憶された前記一画面分の輝度ＤＣＴ係数ブロックを読み出して前記最終的な量子化テーブルを用いて量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して輝度圧縮符号データを生成し、この輝度圧縮符号データを前記出力記憶手段に記憶された色差圧縮符号データと共に圧縮符号データとして出力する手順を有したことを特徴とする画像データ圧縮方法に係る。
【００１１】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記第１乃至第３の輝度圧縮符号データの符号量いずれかについて、前記目標輝度符号データ量との符号量差が所定の許容範囲内であった場合、前記ＤＣＴ係数記憶手段（１０３）に記憶された前記一画面分の輝度ＤＣＴ係数ブロックを順次読み出し、この順次読み出された輝度ＤＣＴ係数ブロックを、現在量子化処理に用いている量子化テーブルを用いて量子化した後、エントロピ符号化処理を実行して輝度圧縮符号データを生成し、この輝度圧縮符号データを前記出力記憶手段に記憶された色差圧縮符号データと共に圧縮符号データとして出力する手順を有したことを特徴とする請求項２に記載の画像データ圧縮方法に係る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、画像データの圧縮効率及び復号画像の画質等に大きな影響がある輝度データについて、最初に標準として備えた量子化テーブルによって第１番目の１／４画面分の輝度データを圧縮し、その結果に基づいて次の量子化に用いる輝度量子化テーブルを生成して、次々に２番目〜４番目の各１／４画面分を圧縮していき、最終的に目標符号量に最も近似した符号量とするための輝度量子化テーブルを生成することが可能である。これにより、従来は入力画像データの画質と保有する量子化テーブルとの相関関係如何によっては、符号量予測の精度が低いことはおろか、符号量制御が困難又は不可能となっていた問題を解決できる格別な効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態例に係る画像データ圧縮装置の詳細について、図面を参照しながら説明する。図１は、画像データ圧縮装置１の各機能構成を概念的に示したブロック図である。同図において、１０１は供給された原画像データをＲＧＢフォーマットやサンプリング比が４：２：０以外の色差フォーマットから４：２：０のＹＣｂＣｒフォーマットの画像データに変換し、このうちＣｂ及びＣｒのみを例えば０ｘ８０（１６進数）だけプラス方向にレベルシフトして出力するための画像フォーマット変換部、１０２は画像フォーマット変換部１０１から供給された４：２：０のＹＣｂＣｒデータについて、Ｙ／Ｃｂ／Ｃｒデータそれぞれを別々にブロック単位で２次元ＤＣＴ処理して各ＤＣＴ係数を出力するための２次元ＤＣＴ処理部、１０３は２次元ＤＣＴ処理部１０２から供給されたＹ／Ｃｂ／Ｃｒデータの各ＤＣＴ係数について、少なくとも１画面分のＤＣＴ係数を一時記憶可能なバッファ部、１０４はバッファ部１０３から読み出した各ＤＣＴ係数をそれぞれ量子化して圧縮データを出力するための量子化処理部、１０５は量子化処理部１０４から供給されたＹ，Ｃｂ，及びＣｒデータの各圧縮データをそれぞれエントロピ符号化して更に圧縮された符号データを出力するためのエントロピ符号化部、１０６はエントロピ符号化部１０５から供給された各符号データを一時記憶するための出力バッファ部である。
【００１４】
更に、１０７は最終的な目標符号量を設定すると共に、エントロピ符号化部１０５から供給された各符号データの符号量に基づきＹデータについての目標符号量を決定するための符号量決定部、１０８は符号量決定部１０７で設定及び決定された目標符号量と後述する量子化テーブル設定部１０９に設定された量子化テーブルとに基づき、ＹデータのＤＣＴ係数の量子化処理で使用する量子化テーブルを生成して量子化処理部１０４に設定するための量子化テーブル設定部、１１０は少なくともＹ／Ｃｂ／ＣｒデータそれぞれのＤＣＴ係数を最初に量子化処理する際に使用するデフォルトの量子化テーブルを記憶した量子化テーブル記憶部、１１１は量子化テーブル設定部１０９の制御に基づいてバッファ部１０３に記憶されたＹ／Ｃｂ／Ｃｒデータの各ＤＣＴ係数の中から量子化処理部１０４で量子化処理するために使用するＤＣＴ係数を選択して読み出す制御を実行するための読み出し制御部である。
【００１５】
なお、上記構成の画像データ圧縮装置はＪＰＥＧ圧縮方式による画像データ圧縮を実行するものであり、本画像データ圧縮装置に入力される原画像データの画像サイズの変更や輪郭強調等の前処理は、不図示ではあるが必要に応じて画像フォーマット変換部１０１の前段にて処理されるものである。また、供給される画像データがすでにサンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒデータであって２次元ＤＣＴ処理部１０２の入力レベルに合致するようレベルシフトされている場合は、画像フォーマット変換部１０１は必要ないため省略してもよい。このように画像フォーマット変換部１０１は入力画像フォーマットに対して適宜構成するものである。
【００１６】
次に、本画像データ圧縮装置の動作について図２及び図３の各フローチャートを併せ用いて説明する。まず、図２は本画像データ圧縮装置にＲＧＢフォーマットの画像データが入力されてサンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒフォーマットに変換されてからＣｂ及びＣｒデータのデータ圧縮処理を実行する動作のフローを示した図である。なお、最終的な目標符号量の値ＴＡＲＧＥＴは、本画像データ圧縮装置の外部から符号量決定部１０７に書き換え可能に予め設定されているものとする。また、本画像データ圧縮装置への入力画像データは前述したような前処理がされているものとする。
【００１７】
まず、本画像データ圧縮装置に供給されたＲＧＢフォーマットの画像データは、画像フォーマット変換部１０１においてＲＧＢフォーマットからＹＣｂＣｒフォーマットに変換される。このフォーマット変換は、周知のマトリクス変換式によって容易に変換可能なものであり、このマトリクス変換についての詳細の説明は省略する。そして変換後のＹＣｂＣｒデータについて、Ｙ（輝度）データについては画素の間引きをせず、Ｃｂ及びＣｒ（いずれも色差）データについては水平及び垂直の各方向に１画素おきの間引きをして、サンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒデータを生成する。そして、生成されたＣｂ及びＣｒデータは、２次元ＤＣＴ処理部１０２での２次元ＤＣＴ処理をしやすくするためにプラス方向に０ｘ８０だけレベルシフトされて出力される（以上、ステップＳ２０１）。このサンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒデータの生成においては、図４に示すように、Ｃｂ及びＣｒデータに各１つのブロックデータの生成に対して、Ｙデータは４つのブロックデータが生成される。よって、画像フォーマット変換部１０１から出力されるＹ／Ｃｂ／Ｃｒの各ブロックデータを、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，及びＹ３，並びにＣｂ及びＣｒとして以下説明する。
【００１８】
次に、２次元ＤＣＴ処理部１０２は、画像フォーマット変換部１０１からそれぞれ出力されたＣｂ及びＣｒ、並びにＹ０〜Ｙ３について、各１画面分のデータについてブロック単位で２次元ＤＣＴ処理を行い、それぞれのＤＣＴ係数をバッファ部１０３に記憶させる（ステップＳ２０２）。これにおいて、バッファ部１０３に記憶される各ＤＣＴ係数は、読み出し制御部１１１によって読み出し可能な状態で記憶される。
【００１９】
次に、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル記憶部１１０に予め記憶させてあるＣｂデータ用のデフォルト量子化テーブルを読み出して量子化処理部１０４に設定する（ステップＳ２０３）。これにおいて、Ｃｂデータ用のデフォルト量子化テーブルは、例えば図５（ａ）に示したような、ＪＰＥＧ圧縮規格で色差データの標準的な量子化テーブルとして紹介されているテーブルを使用してもよい。
【００２０】
そして、量子化テーブル設定部１０９は、バッファ部１０３からＣｂデータのＤＣＴ係数を連続的に読み出すよう読み出し制御部１１１を制御し、読み出し制御部１１１はバッファ部１０３をアドレス制御することよって、バッファ部１０３から読み出されたＣｂデータのＤＣＴ係数が量子化処理部１０４で量子化されて出力される（ステップＳ２０４）。
【００２１】
そして次に、量子化処理部１０４から出力されたＣｂの量子化データは、エントロピ符号化部１０５でエントロピ符号化されて更にデータ圧縮される（ステップＳ２０５）。このエントロピ符号化は、前述したとおりハフマン符号化や算術符号化等を用いることが可能であり、本実施の形態例ではハフマン符号化を用いるものとするが、本発明にとってはいずれの方式であってもよいためエントロピ符号化処理についての具体的な説明は省略する。
【００２２】
そして、エントロピ符号化部１０５でハフマン符号化されたＣｂの符号データは、必要に応じてバイトスタッフされて出力バッファ部１０６に一時記憶されると共に、このＣｂの符号データのデータサイズＳＩＺＥｂｃｂが符号量決定部１０７に記憶される（ステップＳ２０６，Ｓ２０７）。
【００２３】
次に、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル記憶部１１０に予め記憶させてあるＣｒデータ用のデフォルト量子化テーブルを読み出して量子化処理部１０４に設定する（ステップＳ２０８）。これにおいて、Ｃｒデータ用のデフォルト量子化テーブルは、前述したＣｂデータ用のデフォルト量子化テーブルと同一であってもよい。そして、Ｃｒデータに関する以降の処理（ステップＳ２０９〜Ｓ２１２）は前述したＣｂデータに関する処理（ステップＳ２０４〜Ｓ２０７）と同様であるため説明を省略する。但し、符号量決定部１０７に記憶されるＣｒの符号データのデータサイズをＳＩＺＥｂｃｒとする。
【００２４】
以上により、１画面分の色差データ（Ｃｂ及びＣｒ）の圧縮後の符号データが出力バッファ部１０６に一時記憶されると共に、各符号量ＳＩＺＥｂｃｂ及びＳＩＺＥｂｃｒと全体的な１画面分の目標符号量ＴＡＲＧＥＴとが符号量決定部１０７に設定記憶されることとなる。
【００２５】
次に、図３は図２のフローに続いてＹデータのデータ圧縮処理についての動作のフローを示した図である。まず、符号量決定部１０７は、全体的な１画面分の目標符号量ＴＡＲＧＥＴと、Ｃｂ及びＣｒの１画面分の符号量ＳＩＺＥｂｃｂ及びＳＩＺＥｂｃｒとからＹデータの目標符号量ＴＡＲＧＥＴｙを次の計算式によって求めて記憶する（ステップＳ２１３）。
【００２６】
ＴＡＲＧＥＴｙ＝ＴＡＲＧＥＴ−（ＳＩＺＥｂｃｂ＋ＳＩＺＥｂｃｒ）
【００２７】
次に、Ｙデータについて図４に示したＹ０，Ｙ１，Ｙ２，及びＹ３に組み分けされる各輝度データについて、Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，そしてＹ３の順番でＤＣＴ係数の量子化及びエントロピ符号化の各処理を実行する。まず、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル記憶部１１０に予め記憶してあるＹデータ用のデフォルト量子化テーブル（Ｑ０ｙ）を読み出して量子化処理部１０４に設定する（ステップＳ２１４）。これにおいて、Ｙデータ用のデフォルト量子化テーブルは、例えば図５（ｂ）に示したような、ＪＰＥＧ圧縮規格で輝度データの標準的な量子化テーブルとして紹介されているテーブルを使用してもよい。
【００２８】
そして、量子化テーブル設定部１０９は、バッファ部１０３からＹ０データのＤＣＴ係数を連続的に読み出すよう読み出し制御部１１１を制御し、読み出し制御部１１１はバッファ部１０３をアドレス制御することによって、バッファ部１０３から読み出されたＹ０データのＤＣＴ係数が量子化処理部１０４で量子化されて出力される（ステップＳ２１５）。そして、エントロピ符号化部１０５は量子化されたＹ０データのＤＣＴ係数をハフマン符号化してその符号データのデータサイズＳＩＺＥ０ｙを符号量決定部１０７に供給する（ステップＳ２１６）。
【００２９】
次に、符号量決定部１０７は、Ｙ０の符号データのデータサイズＳＩＺＥ０ｙとＴＡＲＧＥＴｙとを比較し、例えばＳＩＺＥ０ｙがＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあると判定した場合は、これ以降のＹ１，Ｙ２，及びＹ３の処理を止めるよう制御する（ステップＳ２１７  Ｙｅｓ）。一方、ＳＩＺＥ０ｙがＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にないと判定した場合（ステップＳ２１７  Ｎｏ）は、量子化テーブル算出部１０８は次の計算式によってＹ１用の量子化テーブルＱ１ｙを計算する（ステップＳ２１８）。
【００３０】
Ｑ１ｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ０ｙ）×Ｑ０ｙ
【００３１】
次に、量子化テーブル設定部１０９は、量子化テーブル算出部１０８で算出したＹ１用の量子化テーブルＱ１ｙを量子化処理部１０４に設定する（ステップＳ２１９）。そして、Ｙ１のＤＣＴ係数についての量子化処理以降のフロー（ステップＳ２２０〜Ｓ２２２）を前述のフロー（ステップＳ２１５〜Ｓ２１７）と同様に実行する。なお、処理内容が同様であって明確であるため各ステップの説明を省略する。そして、ステップＳ２２２がＮｏである場合、量子化テーブル算出部１０８は、次の計算式によってＹ２用の量子化テーブルＱ２ｙを計算する（ステップＳ２２３）。
【００３２】
Ｑ２ｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ１ｙ）×Ｑ１ｙ
【００３３】
そして、このＹ２用の量子化テーブルＱ２ｙを用いて、Ｙ２のＤＣＴ係数について前述のステップＳ２１９〜Ｓ２２２と同様な処理を実行する（ステップＳ２２４〜Ｓ２２７）。これについても、処理内容が同様であって明確であるため各ステップの説明を省略する。そして、ステップＳ２２７がＮｏである場合、量子化テーブル算出部１０８は、次の計算式によってＹ３用の量子化テーブルＱ３ｙを計算する（ステップＳ２２８）。
【００３４】
Ｑ３ｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ２ｙ）×Ｑ２ｙ
【００３５】
そして、このＹ３用の量子化テーブルＱ３ｙを用いて、Ｙ３のＤＣＴ係数について前述のステップＳ２２４〜Ｓ２２６と同様な処理を実行する（ステップＳ２２９〜Ｓ２３１）。これについても、処理内容が同様であって明確であるため各ステップの説明を省略する。そして、量子化テーブル算出部１０８は、次の計算式によって最終的なＹデータ全体用の量子化テーブルＱｙを計算する（ステップＳ２３２）。
【００３６】
Ｑｙ＝（（１／４）×ＴＡＲＧＥＴｙ／ＳＩＺＥ３ｙ）×Ｑ３ｙ
【００３７】
そして、この最終的なＹデータ全体用の量子化テーブルＱｙを用いて、１画面分のＹデータのＤＣＴ係数全てについて、前述のステップＳ２２９〜Ｓ２３１と同様な処理を実行する（ステップＳ２３３〜Ｓ２３５）。なお、ＳＩＺＥ０ｙ，ＳＩＺＥ１ｙ，又はＳＩＺＥ２ｙがＴＡＲＧＥＴｙの±５％以内にあると判定されて前述したステップＳ２１７，Ｓ２２２，又はＳ２２７からステップＳ２３４に分岐移行された場合は、その時点での量子化テーブルＱ１ｙ，Ｑ２ｙ，又はＱ３ｙをＱｙとして用いる。
【００３８】
そして次に、エントロピ符号化部１０５でハフマン符号化された最終的なＹの符号データは、必要に応じてバイトスタッフされて出力バッファ部１０６に供給されて、すでに一時記憶されているＣｂ及びＣｒの符号データと共に圧縮データとして出力される。（ステップＳ２３６）。
【００３９】
以上詳述したように、本発明の実施形態例に係る画像データ圧縮装置によれば、画像データの圧縮効率及び復号画像の画質等に大きな影響がある輝度データについて、予め設定したデフォルトの量子化テーブルによる所定のＹ０のブロックについての量子化及びエントロピ符号化の結果から目標符号量の達成に適した量子化テーブルを生成しながら順次Ｙ１〜Ｙ３の量子化処理を実行することで、最終的に目標符号量に最も近似した符号量となる符号データの出力を可能とする量子化テーブルの生成が可能である。これによれば、従来は入力画像データの画質と保有する量子化テーブルとの相関関係如何によっては、符号量予測の精度が低いことはおろか、符号量制御が困難又は不可能となっていた問題を解決することが可能である。
【００４０】
また、Ｙ０〜Ｙ２の量子化及びエントロピ符号化の処理結果を目標符号量と比較判定するため、各段階で予め設定してある目標符号量の許容範囲内に入ったことが確認されればその後の処理を中止して最終的なＹ全体の量子化処理に移行することが可能である。これにより、１画面全体として、データ圧縮にかかる時間を短縮することが大いに期待されるものである。
【００４１】
さらに、本発明の実施形態例に係る画像データ圧縮装置はすでに標準化されたＪＰＥＧ圧縮方式に容易に適用可能であり、しかも、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のソフトウェアによって回路実現可能なプロセッサにて低価格で小型に実現することが容易である。
【００４２】
なお、本実施の形態例では、Ｙ０〜Ｙ２それぞれについてＤＣＴ係数の量子化及びエントロピ符号化後の符号量と目標符号量との比較判定する手段及びステップを設けたが、これらは選択的にＹ０〜Ｙ２の内いずれかのみであってもよいし無くてもよいものである。
【００４３】
また、本実施の形態例では、Ｙデータを図４に示したＹ０，Ｙ１，Ｙ２，及びＹ３に組み分けしてＹ０，Ｙ１，Ｙ２，そしてＹ３の順番でＤＣＴ係数の量子化及びエントロピ符号化の各処理を実行することとしたが、この順番はいずれの組み合わせであってかまわない。
【００４４】
さらに、本実施の形態例では、画像データのフォーマットをサンプリング比４：２：０のＹＣｂＣｒとしたが、本発明はこれに限らず他の種類の色差フォーマットやサンプリング比であっても適用可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明に係る画像データ圧縮装置及び画像データ圧縮方法は、ＤＣＴ処理と量子化処理とを実行するデータ圧縮方式において圧縮後の符号量を所望のデータ量に精度よく近似させる必要のある画像データ圧縮及び画像データ圧縮方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態例に係る画像データ圧縮装置の各機能を概念的に示したブロック図である。
【図２】本画像データ圧縮装置にＲＧＢの画像データが入力されてＹＣｂＣｒに変換した後、Ｃｂ及びＣｒデータのデータ圧縮処理を実行する動作のフローチャートである。
【図３】図２のフローに続いてＹデータのデータ圧縮処理を実行する動作のフローチャートである。
【図４】Ｙ／Ｃｂ／Ｃｒのサンプリング比に対応した各ブロックの構成を示した図である。
【図５】ＪＰＥＧ圧縮規格で標準的な色差及び輝度についての量子化テーブルをそれぞれ示した図である。
【図６】２次元ＤＣＴ処理による一般的なＪＰＥＧ圧縮方式の画像データ圧縮装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  画像データ圧縮装置
１０１  画像フォーマット変換部
１０２  ２次元ＤＣＴ処理部
１０３  バッファ部
１０４  量子化処理部
１０５  エントロピ符号化部
１０６  出力バッファ部
１０７  符号量決定部
１０８  量子化テーブル算出部
１０９  量子化テーブル設定部
１１０  量子化テーブル記憶部
１１１  読み出し制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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