(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
輝度成分データと色差成分データとで構成されたカラー画像データを入力する入力手段と、
前記入力手段によって入力されたカラー画像データをその成分毎に、所定の複数の画素から成るブロックに分割するブロック分割手段と、
前記ブロック分割手段により成分毎にブロック分割された画像データを量子化する量子化手段と、
前記量子化手段に用いる量子化特性を、輝度成分データと色差成分データ毎にそれぞれの成分から別々に算出する量子化特性算出手段と、
前記量子化特性算出手段における色差成分データの量子化特性算出結果を、その色差ブロックの画像と略同一の場所の輝度ブロックの量子化特性によって適応的に制御することにより、前記輝度成分の量子化ステップが前記色差成分の量子化ステップよりも粗くならないように制御する量子化特性制御手段と、
前記量子化手段の出力を可変長符号化する可変長符号化手段
とを有することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記量子化手段は、成分毎にブロック分割された画像データを直交変換係数に変換する直交変換手段を含み、
前記量子化特性算出手段は、前記直交変換手段の出力から輝度成分及び色差成分のクラスを判定するクラス判定手段を有し、
前記量子化特性制御手段は、前記クラス判定手段によって判定された前記色差成分のクラスを変更するクラス制御手段を有し、
前記クラスが大きいほど量子化を粗くするように制御している場合、前記クラス制御手段は前記色差成分のクラスが前記輝度成分のクラス以上となるように制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記クラス判定手段は前記直交変換係数の交流成分の最大値によってクラスを判定することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記量子化制御手段は、前記ブロック毎に前記直交変換係数の高低によってエリアを決定し、前記エリアに応じて量子化特性を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記量子化特性制御手段は、輝度成分データと色差成分データとのサンプリング比に対応した複数の輝度成分データのブロックと複数の色差成分データのブロックとを集めた複数ブロック単位で、符号化した際の符号量が所定量以下となるように量子化特性を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記直交変換手段が、離散コサイン変換を用いていることを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項７】
輝度成分データと色差成分データとで構成されたカラー画像データを入力する入力ステップと、
前記入力ステップで入力されたカラー画像データをその成分毎に、所定の複数の画素から成るブロックに分割するブロック分割ステップと、
前記ブロック分割ステップにより成分毎にブロック分割された画像データを量子化する量子化ステップと、
前記量子化ステップに用いる量子化特性を、輝度成分データと色差成分データ毎にそれぞれの成分から別々に算出する量子化特性算出ステップと、
前記量子化算出ステップにおける色差成分データの量子化特性算出結果を、その色差ブロックの画像と略同一の場所の輝度ブロックの量子化特性によって適応的に制御することにより、前記輝度成分の量子化ステップが前記色差成分の量子化ステップよりも粗くならないように制御する量子化特性制御ステップと、
前記量子化ステップで量子化された画像データを可変長符号化する可変長符号化ステップ
とを有することを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
輝度成分データと色差成分データとで構成されたカラー画像データを入力する入力ステップと、
前記入力ステップで入力されたカラー画像データをその成分毎に、所定の複数の画素から成るブロックに分割するブロック分割ステップと、
前記ブロック分割ステップにより成分毎にブロック分割された画像データを量子化する量子化ステップと、
前記量子化ステップに用いる量子化特性を、輝度成分データと色差成分データ毎にそれぞれの成分から別々に算出する量子化特性算出ステップと、
前記量子化算出ステップにおける色差成分データの量子化特性算出結果を、その色差ブロックの画像と略同一の場所の輝度ブロックの量子化特性によって適応的に制御することにより、前記輝度成分の量子化ステップが前記色差成分の量子化ステップよりも粗くならないように制御する量子化特性制御ステップと、
前記量子化ステップで量子化された画像データを可変長符号化する可変長符号化ステップ
とを有する画像処理方法を実行するプログラム・ソフトウエアを外部読み出し自在に記憶することを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理装置に関し、より具体的には、ディジタル画像信号を圧縮符号化して、伝送媒体又は記録媒体に出力する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像信号を複数の画素から成るブロックに分割した後、各ブロック単位で直交変換、量子化及び可変長符号化する画像処理装置、即ち、画像符号化装置は、周知であり、例えば、ＪＰＥＧ方式及びＭＰＥＧ方式のものが知られている。
【０００３】
図２は、従来例の概略構成ブロック図を示す。１０は圧縮符号化しようとする画像データの入力端子、１２は、入力端子１０からの画像データを、所定数（例えば、８画素×８画素）からなるブロックに分割するブロック分割回路、１４は、ブロック分割回路１２からのブロック単位の画像データを離散コサイン変換するＤＣＴ回路、１６はＤＣＴ回路１４から出力されるＤＣＴ変換係数データを量子化する量子化回路、１８は、量子化回路１６から出力されるデータを可変長符号化する可変長符号化回路、２０は、可変長符号化回路１８の出力データを、出力端子２２に接続する記録媒体又は伝送路に出力するために処理する出力処理回路である。
【０００４】
２４は、ＤＣＴ回路１４の出力データから、量子化回路１６の量子化特性を決定するパラメータの１つであるクラスを判定するクラス判定回路、２６は、Ｎ個（例えば、３０個）の直交変換ブロックを量子化及び可変長符号化した場合に、所定の符号量以下になるように量子化回路１６の量子化特性を決定するパラメータの１つであるＱナンバーを判定するＱＮｏ．判定回路、２８は、クラス判定回路２４及びＱｎｏ．判定回路２６の判定結果、及び直交変換係数のＡＣ係数に従い、量子化回路１６の量子化特性を制御する量子化特性制御回路である。
【０００５】
クラス判定回路２４の対象とするＮ個のブロックの構成を先ず説明する。図３に示すように、画面内の適当に散らばる５つの黒い部分からＮ個のブロックを選択する。但し、これらの５つの黒い部分は、Ｎ個のブロックを符号化する度にその場所が変わる。入力端子１０に入力する画像データが、輝度データ（Ｙ）及び２つの色差データ（Ｃｒ，Ｃｂ）で構成され、輝度データと色差データのサンプリング周波数の比が４：１の場合、図３に示す１つの黒い部分は、図４に示す構成からなる。即ち、４つの輝ブロックと、同じ画像部分に相当するエリアの色差Ｃｒの１つのブロックと色差Ｃｂの１つのブロックの合計６ブロックからなる。従って、Ｎは３０となる。入力端子１０に入力する画像データが輝度データ（Ｙ）及び２つの色差データ（Ｃｒ，Ｃｂ）で構成され、輝度データと色差データのサンプリング周波数の比が３：１で、なおかつ色差データが線順次の場合には、図３に示す１つの黒い部分は、図５に示す構成からなる。即ち、６つの輝度ブロックと、同じ画像部分に相当するエリアの色差Ｃｒの１ブロックと色差Ｃｂの１ブロックの合計８ブロックからなる。従って、Ｎは４０となる。
【０００６】
量子化制御回路２８は、クラス（クラス判定回路２４の出力），Ｑｎｏ．判定回路２６及び、ＤＣＴ変換係数の周波数成分の高低により決定されるエリアに従って、量子化回路１６の量子化ステップを決定する。図６は、６４個の直交変換係数データにおけるエリア分類を示す。量子化回路１６は量子化制御回路２８により規定される量子化ステップで、ＤＣＴ回路１４の出力（変換係数データ）を量子化する。
【０００７】
量子化制御回路２８は、図７に示すような量子化テーブル３０を具備する。量子化テーブル３０は、エリア、クラス及びＱナンバーの組み合わせで決定される量子化ステップを量子化回路１６に出力する。クラスは、クラス判定回路２４がＤＣＴ変換係数から判定した結果であり、Ｑナンバーは、ＱＮｏ．判定回路２６により判定された結果である。エリアは、ＤＣＴ係数のＡＣ係数の周波数の高低によって決められる。出力される量子化ステップは、クラスが大きいほど粗く、エリアが大きいほど粗く、Ｑナンバーが大きいほど粗くなる。
【０００８】
図８は、クラス判定回路２４の判定結果の一例を示す。ＤＣＴブロック毎にＤＣＴ変換係数のＡＣ係数の最大値によって、図８に示すようにクラスを判定する。例えば、輝度ブロックのＤＣＴ変換係数の最大値がＮ２より大きく、且つＮ３以下のときには、クラスは２になる。
【０００９】
Ｑｎｏ．判定回路２６は、図３に示す１つの黒い部分毎にＱＮｏ．を判定する。従って、同一箇所の画像（図３に示す１つの黒い部分）では、ＱＮｏ．が同一になり、同一箇所の画像の量子化ステップはクラスに依存する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の画像符号化装置では、輝度データ（Ｙ）及び２つの色差データ（Ｃｒ，Ｃｂ）のクラス判定を独立に行なっているので、クラス判定の結果によっては、同一箇所の画像の輝度の量子化ステップと色差の量子化ステップに、画質に悪影響を与える程の不釣り合いが生じる場合がある。
【００１１】
本発明は、このような不釣り合いが生じない画像処理装置を提示することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像処理装置は、輝度成分データと色差成分データとで構成されたカラー画像データを入力する入力手段と、前記入力手段によって入力されたカラー画像データをその成分毎に、所定の複数の画素から成るブロックに分割するブロック分割手段と、前記ブロック分割手段により成分毎にブロック分割された画像データを量子化する量子化手段と、前記量子化手段に用いる量子化特性を、輝度成分データと色差成分データ毎にそれぞれの成分から別々に算出する量子化特性算出手段と、前記量子化算出手段における色差成分データの量子化特性算出結果を、その色差ブロックの画像と略同一の場所の輝度ブロックの量子化特性によって適応的に制御することにより、前記輝度成分の量子化ステップが前記色差成分の量子化ステップよりも粗くならないように制御する量子化特性制御手段と、前記量子化手段の出力を可変長符号化する可変長符号化手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る画像処理方法は、輝度成分データと色差成分データとで構成されたカラー画像データを入力する入力ステップと、前記入力ステップで入力されたカラー画像データをその成分毎に、所定の複数の画素から成るブロックに分割するブロック分割ステップと、前記ブロック分割ステップにより成分毎にブロック分割された画像データを量子化する量子化ステップと、前記量子化ステップに用いる量子化特性を、輝度成分データと色差成分データ毎にそれぞれの成分から別々に算出する量子化特性算出ステップと、前記量子化算出ステップにおける色差成分データの量子化特性算出結果を、その色差ブロックの画像と略同一の場所の輝度ブロックの量子化特性によって適応的に制御することにより、前記輝度成分の量子化ステップが前記色差成分の量子化ステップよりも粗くならないように制御する量子化特性制御ステップと、前記量子化ステップで量子化された画像データを可変長符号化する可変長符号化ステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る記憶媒体には、上述の画像処理方法を実行するプログラム・ソフトウエアが外部読み出し自在に格納される。
【００１５】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。図２と同じ構成要素には同じ符号を付してある。本実施例では、クラス判定回路２４の判定結果を制御するクラス制御回路４０を設け、量子化特性制御回路４２は、クラス制御回路４０により制御されたクラス、Ｑｎｏ．判定回路２６により判定されるＱナンバー、及びＤＣＴ変換係数データに従い、量子化回路１６の量子化特性を制御する。但し、量子化特性制御回路４２の動作自体は、量子化特性制御回路２８と全く同じである。
【００１７】
本実施例の特徴的な構成要素であるクラス制御回路４０の動作を詳細に説明する。
【００１８】
入力端子１０に入力する画像データが、輝度データ（Ｙ）及び２つの色差データ（Ｃｒ，Ｃｂ）で構成され、輝度データと色差データのサンプリング周波数の比が４：１であるとする。また、クラス判定回路２４で判定される輝度ブロックのクラスが、それぞれＣＬ＿Ｙ１，ＣＬ＿Ｙ２，ＣＬ＿Ｙ３及びＣＬ＿Ｙ４であり、色差ブロックのクラスがそれぞれＣＬ＿Ｃｒ，ＣＬ＿Ｃｂであるとする。ＣＬ＿Ｃｒ＝１、ＣＬ＿Ｃｂ＝２、ＣＬ＿Ｙ１＝ＣＬ＿Ｙ２＝ＣＬ＿Ｙ３＝ＣＬ＿Ｙ４＝３のように判定された場合、画質に影響を及ぼしやすい輝度成分の量子化ステップが色差成分のそれより粗くなり、画質に悪影響を与える可能性が高い。そこで、クラス制御回路４０はこのような状態を判定し、色差ブロックのクラスを次のように制御する。即ち、（ＣＬ＿Ｃｒ＋ＣＬ＿Ｃｂ）／２＜（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４の場合、ＣＬ＿Ｃｒ≧（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４、ＣＬ＿Ｃｂ≧（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４になるように、色差ブロッックのクラスを制御する。
【００１９】
更には、クラス制御回路４０は、ＣＬ＿Ｃｒ＜（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４の場合、ＣＬ＿Ｃｒ≧（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４になるように色差ブロックのクラスを制御し、ＣＬ＿Ｃｂ＜（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４の場合、ＣＬ＿Ｃｂ≧（ＣＬ＿Ｙ１＋ＣＬ＿Ｙ２＋ＣＬ＿Ｙ３＋ＣＬ＿Ｙ４）／４になるように色差ブロックのクラスを制御する。
【００２０】
本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つの機器（例えば、ディジタルビデオカメラ等）からなる装置に適用してもよい。
【００２１】
また、上述した実施例の機能を実現するように各種のデバイスを動作させるべく当該各種デバイスと接続された装置又はシステム内のコンピュータに、上記実施例の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、その装置又はシステムのコンピュータ（ＣＰＵ又はＭＰＵ）を、格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本願発明の範囲に含まれる。
【００２２】
この場合、前記ソフトウエアのプログラムコード自体が、前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記憶媒体は、本発明を構成する。かかるプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード及びＲＯＭ等を用いることが出来る。
【００２３】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施例の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）又は他のアプリケーションソフトウエア等と共同して上述の実施例の機能が実現される場合にも、かかるプログラムコードが本出願に係る発明の実施例に含まれることは言うまでもない。
【００２４】
更には、供給されたプログラムコードが、コンピュータの機能拡張ボード又はコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいて、その機能拡張ボード又は機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施例の機能が実現される場合も、本出願に係る発明に含まれることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、色差ブロックと同一箇所の輝度ブロックのクラスを適応的に色差ブロックのクラスに反映させるので、略同一箇所の画像の輝度成分の量子化特性と色差成分の量子化特性に画質に悪影響を与える不釣り合いが生じなくなり、画面全体の画質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。
【図２】  従来例の概略構成ブロック図を示す。
【図３】  クラス判定に使用する画面上の５ヶ所の位置（任意）を示す図である。
【図４】  輝度データと色差データのサンプリング周波数の比が４：１の場合の、図３に示す１点のブロック構成である。
【図５】  輝度データと色差データのサンプリング周波数の比が３：１で、色差データが線順次の場合の、図３に示す１点のブロック構成である。
【図６】  ＤＣＴ変換係数のエリアの説明図である。
【図７】  量子化制御回路２８に含まれる量子化テーブルである。
【図８】  クラス判定回路２４の判定結果の一例である。
【符号の説明】
１０：画像データ入力端子
１２：ブロック分割回路
１４：ＤＣＴ回路
１６：量子化回路
１８：可変長符号化回路
２０：出力処理回路
２２：出力端子
２４：クラス判定回路
２６：ＱＮｏ．判定回路
２８：量子化特性制御回路
３０：量子化テーブル
４０：クラス制御回路
４２：量子化特性制御回路
【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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【図７】
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【図８】
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