(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理装置であって、
前記二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理手段と、
前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理手段と、
前記第１の量子化処理手段により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを前記第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理手段と、
前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックと前記逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出手段と、
前記差分算出手段により得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差を算出し、算出された差と所定のしきい値とを比較し、算出された差が前記しきい値よりも大きい場合には前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された差が前記しきい値よりも小さい場合には前記逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択手段と、
前記ブロック選択手段により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理手段と、
前記第２の量子化処理手段により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化手段とを備えたことを特徴とする画像符号化処理装置。
【請求項２】
複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理装置であって、
前記二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理手段と、
前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理手段と、
前記第１の量子化処理手段により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを前記第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理手段と、
前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックと前記逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出手段と、
前記差分算出手段により得られたブロックにおける値の平均値を算出し、算出された平均値と所定のしきい値とを比較し、算出された平均値が前記しきい値よりも大きい場合には前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された平均値が前記しきい値よりも小さい場合には前記逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択手段と、
前記ブロック選択手段により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理手段と、
前記第２の量子化処理手段により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化手段とを備えたことを特徴とする画像符号化処理装置。
【請求項３】
複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理方法であって、
前記二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理ステップと、
前記変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理ステップと、
前記第１の量子化処理ステップにより得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを前記第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理ステップと、
前記変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックと前記逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出ステップと、
前記差分算出ステップにより得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差を算出し、算出された差と所定のしきい値とを比較し、算出された差が前記しきい値よりも大きい場合には前記変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された差が前記しきい値よりも小さい場合には前記逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択ステップと、
前記ブロック選択ステップにより選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理ステップと、
前記第２の量子化処理ステップにより得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化ステップとを備えたことを特徴とする画像符号化処理方法。
【請求項４】
複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理方法であって、
前記二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理ステップと、
前記変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理ステップと、
前記第１の量子化処理ステップにより得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを前記第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理ステップと、
前記変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックと前記逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出ステップと、
前記差分算出ステップにより得られたブロックにおける値の平均値を算出し、算出された平均値と所定のしきい値とを比較し、算出された平均値が前記しきい値よりも大きい場合には前記変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された平均値が前記しきい値よりも小さい場合には前記逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択ステップと、
前記ブロック選択ステップにより選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理ステップと、
前記第２の量子化処理ステップにより得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化ステップとを備えたことを特徴とする画像符号化処理方法。
【請求項５】
複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行うコンピュータ読み取り可能な画像符号化処理プログラムであって、
前記二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理と、
前記変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理と、
前記第１の量子化処理により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを前記第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理と、
前記変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックと前記逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出処理と、
前記差分算出処理により得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差を算出し、算出された差と所定のしきい値とを比較し、算出された差が前記しきい値よりも大きい場合には前記変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された差が前記しきい値よりも小さい場合には前記逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択処理と、
前記ブロック選択処理により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理と、
前記第２の量子化処理により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化処理とを、
コンピュータに実行させることを特徴とする画像符号化処理プログラム。
【請求項６】
複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行うコンピュータ読み取り可能な画像符号化処理プログラムであって、
前記二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理と、
前記変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理と、
前記第１の量子化処理により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを前記第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理と、
前記変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックと前記逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出処理と、
前記差分算出処理により得られたブロックにおける値の平均値を算出し、算出された平均値と所定のしきい値とを比較し、算出された平均値が前記しきい値よりも大きい場合には前記変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された平均値が前記しきい値よりも小さい場合には前記逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択処理と、
前記ブロック選択処理により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理と、
前記第２の量子化処理により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化処理とを、
コンピュータに実行させることを特徴とする画像符号化処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、離散コサイン変換された画像データを圧縮するため符号化を行う画像符号化処理装置、画像符号化処理方法および画像符号化処理プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データは非常に多くの情報量を含んでいる。そのため、画像データをそのままの形で処理するのは、メモリ容量および通信速度の点で実用的ではない。そこで、画像データ圧縮技術が重要となる。
【０００３】
画像データ圧縮の国際標準規格の一つとしてＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group)がある。ＪＰＥＧでは、非可逆符号化を行うＤＣＴ（離散コサイン変換）方式と、二次元空間でＤＰＣＭ（Differential PCM) を行う可逆符号化方式が採用されている。以下、ＤＣＴ方式の画像データ圧縮について説明する。
【０００４】
図７はＤＣＴ方式の画像データ圧縮を実行する画像符号化処理装置のブロック図である。図８はＤＣＴ方式により画像データが８×８画素ブロックごとに分割された状態を示す模式図であり、図９は図８の８×８画素ブロックの一例を示す模式図である。
【０００５】
図７に示すＤＣＴ変換器１００は、入力される原画像データを離散コサイン変換（以下、ＤＣＴ変換と呼ぶ）し、ＤＣＴ係数を出力する。このＤＣＴ変換では、まず、図８に示すように、画像データを複数の８×８画素ブロックに分割する。図９に示すように、１つの８×８画素ブロック内には、６４個の画素データＰXY（Ｘ，Ｙ＝０，…，７）が含まれる。分割された８×８画素ブロックに対して二次元ＤＣＴ変換を行うと、６４個のＤＣＴ係数ＳUV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）が得られる。
【０００６】
ＤＣＴ係数Ｓ00はＤＣ係数と呼ばれ、残りの６３個のＤＣＴ係数はＡＣ係数と呼ばれる。図９に示すように、ＤＣＴ変換されたブロックの左から右に進むにつれて高周波の水平周波数成分を多く含み、上から下へ進むにつれて高周波の垂直周波数成分を多く含むことになる。
【０００７】
図７の量子化器１１０は、ＤＣＴ変換器１００から出力されたＤＣＴ係数ＳUVを８×８個の量子化係数ＱUV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）からなる量子化テーブルを用いて次式により量子化し、量子化されたＤＣＴ係数γUV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を出力する。
【０００８】
γUV＝ｒｏｕｎｄ（ＳUV／ＱUV）  …（１）
ここで、ｒｏｕｎｄは最も近い整数への整数化処理を示す。この量子化により画質および符号化情報量が制御される。
【０００９】
図１０は量子化器１１０から出力されるＤＣＴ係数の一例を示す模式図であり、図１１はジグザグスキャンを説明するための模式図である。
【００１０】
図１０において、“Ａ”，“Ｂ”，“Ｃ”，“Ｄ”，“Ｅ”および“Ｆ”は“０”以外の値を表している。
【００１１】
図７の符号化処理部１２０は、量子化器１１０から出力されたＤＣＴ係数γUVをハフマン符号に符号化し、圧縮された符号化データを出力する。ＤＣ係数の符号化では、１つ前のブロックのＤＣ係数と現在のブロックのＤＣ係数との差を求め、その差に対してハフマン符号が割り当てられる。
【００１２】
ＡＣ係数の符号化では、図１１に示すように、ＡＣ係数が、まず、ジグザグスキャンによって一次元に配列される。この一次元に配列されたＡＣ係数は、連続する“０”の係数（無効係数）の長さを示すラン長と、“０”以外の係数（有効係数）の値とを用いて符号化される。有効係数はグループ分けされ、各有効係数にグループ番号が割り当てられる。ＡＣ係数の符号化では、ラン長とグループ番号との組み合わせに対してハフマン符号が割り当てられる。このようにして、原画像データが圧縮画像データに符号化される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＤＣＴ変換されたデータ（ＤＣＴ係数）において、低周波成分はそのブロックに均一に存在する色または明るさを表わし、高周波成分は色または明るさの変化の度合いを表わしている。人間の視覚は、一般に、高周波成分に鈍感である。したがって、画像符号化処理において原画像データに対する符号化データの圧縮比を向上させるために、一定周波数以上のＤＣＴ係数を切り捨てる方法が用いられている。
【００１４】
しかし、上記の方法を用いると、圧縮比の向上に従ってブロック間で色または明るさが急激に変化するブロック歪み等の現象が発生し、画質の劣化が顕著に現れるという問題があった。このような画質の劣化は、自然画像に文字画像を加えた画像またはコンピュータグラフィクス画像のように高周波成分が多い画像で特に著しくなる。
【００１５】
本発明の目的は、画像の圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる画像符号化処理装置、画像符号化処理方法および画像符号化処理プログラムを提供することである。
【００１６】
【発明を解決するための手段および発明の効果】
（１）第１の発明
第１の発明に係る画像符号化処理装置は、複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理装置であって、二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理手段と、変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理手段と、第１の量子化処理手段により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理手段と、変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出手段と、差分算出手段により得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差を算出し、算出された差と所定のしきい値とを比較し、算出された差がしきい値よりも大きい場合には変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された差がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択手段と、ブロック選択手段により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理手段と、第２の量子化処理手段により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化手段とを備えたものである。
【００１７】
第１の発明に係る画像符号化処理装置においては、変換処理手段により二次元の画像データが離散コサイン変換され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。変換処理手段から得られるＤＣＴ係数のブロックは、第１の量子化手段により複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックに量子化され、逆量子化手段により第１の量子化処理手段から得られる量子化ＤＣＴ係数のブロックが第１の量子化テーブルを用いて逆量子化され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。そして、変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分が差分算出手段により算出されて複数行および複数列の差分の値からなるブロックが得られる。差分算出手段により得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差がブロック選択手段により算出され、算出された差と所定のしきい値とが比較され、算出された差がしきい値よりも大きい場合には変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択され、算出された差がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択される。ブロック選択手段により選択されたＤＣＴ係数のブロックが第２の量子化処理手段により複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルを用いて量子化され、複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。符号化手段により第２の量子化処理手段から得られるブロックの量子化ＤＣＴ係数が符号化される。
【００１８】
この場合、画像の種類に応じてＤＣＴ係数のブロックに対して第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後に第２の量子化処理を行うか、あるいは第２の量子化処理のみを行うかを選択することができる。それにより、高周波成分の少ない画像の場合には、第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後、第２の量子化処理を行うことにより、画像の圧縮率を向上させることができる。一方、高周波成分の多い画像の場合には、第２の量子化処理のみを行うことにより画像の劣化を防止することができる。
【００１９】
また、離散コサイン変換により得られたＤＣＴ係数のブロックと第１の量子化処理および逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分からなるブロックが得られる。ここで、高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差は、画像の種類を反映している。したがって、画像の種類に応じて圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００２０】
（２）第２の発明
第２の発明に係る画像符号化処理装置は、複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理装置であって、二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理手段と、変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理手段と、第１の量子化処理手段により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理手段と、変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出手段と、差分算出手段により得られたブロックにおける値の平均値を算出し、算出された平均値と所定のしきい値とを比較し、算出された平均値がしきい値よりも大きい場合には変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された平均値がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択手段と、ブロック選択手段により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理手段と、第２の量子化処理手段により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化手段とを備えたものである。
【００２１】
第２の発明に係る画像符号化処理装置においては、変換処理手段により二次元の画像データが離散コサイン変換され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。変換処理手段から得られるＤＣＴ係数のブロックは、第１の量子化手段により複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックに量子化され、逆量子化手段により第１の量子化処理手段から得られる量子化ＤＣＴ係数のブロックが第１の量子化テーブルを用いて逆量子化され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。そして、変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分が差分算出手段により算出されて複数行および複数列の差分の値からなるブロックが得られる。差分算出手段により得られたブロックにおける値の平均値がブロック選択手段により算出され、算出された平均値と所定のしきい値とが比較され、算出された平均値がしきい値よりも大きい場合には変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択され、算出された平均値がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択される。ブロック選択手段により選択されたＤＣＴ係数のブロックが第２の量子化処理手段により複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルを用いて量子化され、複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。符号化手段により第２の量子化処理手段から得られるブロックの量子化ＤＣＴ係数が符号化される。
【００２２】
この場合、画像の種類に応じてＤＣＴ係数のブロックに対して第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後に第２の量子化処理を行うか、あるいは第２の量子化処理のみを行うかを選択することができる。それにより、高周波成分の少ない画像の場合には、第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後、第２の量子化処理を行うことにより、画像の圧縮率を向上させることができる。一方、高周波成分の多い画像の場合には、第２の量子化処理のみを行うことにより画像の劣化を防止することができる。
【００２３】
また、離散コサイン変換により得られたＤＣＴ係数のブロックと第１の量子化処理および逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分からなるブロックが得られる。ここで、差分からなるブロックにおける値の平均値は、画像の種類を反映している。したがって、画像の種類に応じて圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００２４】
（３）第３の発明
第３の発明に係る画像処理方法は、複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理方法であって、二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理ステップと、変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理ステップと、第１の量子化処理ステップにより得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理ステップと、変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出ステップと、差分算出ステップにより得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差を算出し、算出された差と所定のしきい値とを比較し、算出された差がしきい値よりも大きい場合には変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された差がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択ステップと、ブロック選択ステップにより選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理ステップと、第２の量子化処理ステップにより得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化ステップとを備えたものである。
【００２５】
第３の発明に係る画像符号化処理方法においては、変換処理ステップにより二次元の画像データが離散コサイン変換され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。変換処理ステップから得られるＤＣＴ係数のブロックは、第１の量子化ステップにより複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックに量子化され、逆量子化ステップにより第１の量子化処理ステップから得られる量子化ＤＣＴ係数のブロックが第１の量子化テーブルを用いて逆量子化され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。そして、変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分が差分算出ステップにより算出されて複数行および複数列の差分の値からなるブロックが得られる。差分算出ステップにより得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差がブロック選択ステップにより算出され、算出された差と所定のしきい値とが比較され、算出された差がしきい値よりも大きい場合には変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックが選択され、算出された差がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックが選択される。ブロック選択ステップにより選択されたＤＣＴ係数のブロックが第２の量子化処理ステップにより複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルを用いて量子化され、複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。符号化ステップにより第２の量子化処理ステップから得られるブロックの量子化ＤＣＴ係数が符号化される。
【００２６】
この場合、画像の種類に応じてＤＣＴ係数のブロックに対して第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後に第２の量子化処理を行うか、あるいは第２の量子化処理のみを行うかを選択することができる。それにより、高周波成分の少ない画像の場合には、第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後、第２の量子化処理を行うことにより、画像の圧縮率を向上させることができる。一方、高周波成分の多い画像の場合には、第２の量子化処理のみを行うことにより画像の劣化を防止することができる。
【００２７】
また、離散コサイン変換により得られたＤＣＴ係数のブロックと第１の量子化処理および逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分からなるブロックが得られる。ここで、高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差は、画像の種類を反映している。したがって、画像の種類に応じて圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００２８】
（４）第４の発明
第４の発明に係る画像処理方法は、複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行う画像符号化処理方法であって、二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理ステップと、変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理ステップと、第１の量子化処理ステップにより得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理ステップと、変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出ステップと、差分算出ステップにより得られたブロックにおける値の平均値を算出し、算出された平均値と所定のしきい値とを比較し、算出された平均値がしきい値よりも大きい場合には変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された平均値がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択ステップと、ブロック選択ステップにより選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理ステップと、第２の量子化処理ステップにより得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化ステップとを備えたものである。
【００２９】
第４の発明に係る画像符号化処理方法においては、変換処理ステップにより二次元の画像データが離散コサイン変換され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。変換処理ステップから得られるＤＣＴ係数のブロックは、第１の量子化ステップにより複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックに量子化され、逆量子化ステップにより第１の量子化処理ステップから得られる量子化ＤＣＴ係数のブロックが第１の量子化テーブルを用いて逆量子化され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。そして、変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分が差分算出ステップにより算出されて複数行および複数列の差分の値からなるブロックが得られる。差分算出ステップにより得られたブロックにおける値の平均値がブロック選択ステップにより算出され、算出された平均値と所定のしきい値とが比較され、算出された平均値がしきい値よりも大きい場合には変換処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックが選択され、算出された平均値がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理ステップにより得られたＤＣＴ係数のブロックが選択される。ブロック選択ステップにより選択されたＤＣＴ係数のブロックが第２の量子化処理ステップにより複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルを用いて量子化され、複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。符号化ステップにより第２の量子化処理ステップから得られるブロックの量子化ＤＣＴ係数が符号化される。
【００３０】
この場合、画像の種類に応じてＤＣＴ係数のブロックに対して第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後に第２の量子化処理を行うか、あるいは第２の量子化処理のみを行うかを選択することができる。それにより、高周波成分の少ない画像の場合には、第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後、第２の量子化処理を行うことにより、画像の圧縮率を向上させることができる。一方、高周波成分の多い画像の場合には、第２の量子化処理のみを行うことにより画像の劣化を防止することができる。
【００３１】
また、離散コサイン変換により得られたＤＣＴ係数のブロックと第１の量子化処理および逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分からなるブロックが得られる。ここで、差分からなるブロックにおける値の平均値は、画像の種類を反映している。したがって、画像の種類に応じて圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００３２】
（５）第５の発明
第５の発明に係る画像符号化処理プログラムは、複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行うコンピュータ読み取り可能な画像符号化処理プログラムであって、二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理と、変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理と、第１の量子化処理により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理と、変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出処理と、差分算出処理により得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差を算出し、算出された差と所定のしきい値とを比較し、算出された差がしきい値よりも大きい場合には変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された差がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択処理と、ブロック選択処理により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理と、第２の量子化処理により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００３３】
第５の発明に係る画像符号化処理装置においては、変換処理により二次元の画像データが離散コサイン変換され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。変換処理から得られるＤＣＴ係数のブロックは、第１の量子化により複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックに量子化され、逆量子化により第１の量子化処理から得られる量子化ＤＣＴ係数のブロックが第１の量子化テーブルを用いて逆量子化され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。そして、変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分が差分算出処理により算出されて複数行および複数列の差分の値からなるブロックが得られる。差分算出処理により得られたブロックにおいて予め定められた高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差がブロック選択処理により算出され、算出された差と所定のしきい値とが比較され、算出された差がしきい値よりも大きい場合には変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択され、算出された差がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択される。ブロック選択処理により選択されたＤＣＴ係数のブロックが第２の量子化処理により複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルを用いて量子化され、複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。符号化処理により第２の量子化処理から得られるブロックの量子化ＤＣＴ係数が符号化される。
【００３４】
この場合、画像の種類に応じてＤＣＴ係数のブロックに対して第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後に第２の量子化処理を行うか、あるいは第２の量子化処理のみを行うかを選択することができる。それにより、高周波成分の少ない画像の場合には、第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後、第２の量子化処理を行うことにより、画像の圧縮率を向上させることができる。一方、高周波成分の多い画像の場合には、第２の量子化処理のみを行うことにより画像の劣化を防止することができる。
【００３５】
また、離散コサイン変換により得られたＤＣＴ係数のブロックと第１の量子化処理および逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分からなるブロックが得られる。ここで、高周波側の領域の値の合計と低周波側の領域の値の合計との差は、画像の種類を反映している。したがって、画像の種類に応じて圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００３６】
（６）第６の発明
第６の発明に係る画像符号化処理プログラムは、複数行および複数列の二次元の画像データを圧縮するために符号化を行うコンピュータ読み取り可能な画像符号化処理プログラムであって、二次元の画像データを離散コサイン変換して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る変換処理と、変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第１の量子化処理と、第１の量子化処理により得られた量子化ＤＣＴ係数のブロックを第１の量子化テーブルにより逆量子化して複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックを得る逆量子化処理と、変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分を算出して複数行および複数列の差分の値からなるブロックを得る差分算出処理と、差分算出処理により得られたブロックにおける値の平均値を算出し、算出された平均値と所定のしきい値とを比較し、算出された平均値がしきい値よりも大きい場合には変換処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択し、算出された平均値がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理手段により得られたＤＣＴ係数のブロックを選択するブロック選択処理と、ブロック選択処理により選択されたＤＣＴ係数のブロックを複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルにより量子化して複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックを得る第２の量子化処理と、第２の量子化処理により得られたブロックの量子化ＤＣＴ係数を符号化する符号化処理とを、コンピュータに実行させるものである。
【００３７】
第６の発明に係る画像符号化処理装置においては、変換処理により二次元の画像データが離散コサイン変換され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。変換処理から得られるＤＣＴ係数のブロックは、第１の量子化により複数行および複数列の量子化係数からなる第１の量子化テーブルにより複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックに量子化され、逆量子化により第１の量子化処理から得られる量子化ＤＣＴ係数のブロックが第１の量子化テーブルを用いて逆量子化され、複数行および複数列のＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。そして、変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックと逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分が差分算出処理により算出されて複数行および複数列の差分の値からなるブロックが得られる。差分算出処理により得られたブロックにおける値の平均値がブロック選択処理により算出され、算出された平均値と所定のしきい値とが比較され、算出された平均値がしきい値よりも大きい場合には変換処理により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択され、算出された平均値がしきい値よりも小さい場合には逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックが選択される。ブロック選択処理により選択されたＤＣＴ係数のブロックが第２の量子化処理により複数行および複数列の量子化係数からなる第２の量子化テーブルを用いて量子化され、複数行および複数列の量子化ＤＣＴ係数からなるブロックが得られる。符号化処理により第２の量子化処理から得られるブロックの量子化ＤＣＴ係数が符号化される。
【００３８】
この場合、画像の種類に応じてＤＣＴ係数のブロックに対して第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後に第２の量子化処理を行うか、あるいは第２の量子化処理のみを行うかを選択することができる。それにより、高周波成分の少ない画像の場合には、第１の量子化処理および逆量子化処理を行った後、第２の量子化処理を行うことにより、画像の圧縮率を向上させることができる。一方、高周波成分の多い画像の場合には、第２の量子化処理のみを行うことにより画像の劣化を防止することができる。
【００３９】
また、離散コサイン変換により得られたＤＣＴ係数のブロックと第１の量子化処理および逆量子化処理により得られたＤＣＴ係数のブロックとの差分からなるブロックが得られる。ここで、差分からなるブロックにおける値の平均値は、画像の種類を反映している。したがって、画像の種類に応じて圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態における画像符号化処理装置の構成を示すブロック図である。
【００４１】
図１に示すように、画像符号化処理装置は、ＤＣＴ変換器１、前処理量子化器２、前処理逆量子化器３、前処理解析器４、比較器５、量子化器６および符号化器７を含む。
【００４２】
ＤＣＴ変換器１は、入力される原画像データを離散コサイン変換（以下、ＤＣＴ変換と呼ぶ）し、ＤＣＴ係数を前処理量子化器２、前処理解析器４および比較器５に出力する。ここで、原画像データは、Ｙ（輝度）データ，Ｕ（色差）データおよびＶ（色差）データを含む。以下、Ｙデータ、ＵデータおよびＶデータをまとめてＹＵＶデータと呼ぶ。本実施の形態では、ＹＵＶデータのうちからＹ（輝度）データについて説明を行う。
【００４３】
このＤＣＴ変換では、まず、図８に示すように、原画像データのＹ（輝度）データを複数の８×８画素ブロックに分割する。次に、図９に示すように、１つの８×８画素ブロック内には、６４個の画素データＰXY（Ｘ，Ｙ＝０，…，７）が含まれる。分割された８×８画素ブロックに対して二次元ＤＣＴ変換を行うと、６４個のＤＣＴ係数Ｓ1UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）が得られる。ＤＣＴ係数Ｓ100はＤＣ係数と呼ばれ、残りの６３個のＤＣＴ係数はＡＣ係数と呼ばれる。
【００４４】
前処理量子化器２は、ＤＣＴ変換器１から出力されたＤＣＴ係数Ｓ1UVを８×８個の量子化係数Ｑ1UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）からなる標準量子化テーブルを用いて次式により量子化し、量子化されたＤＣＴ係数γ1UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を前処理逆量子化器３に出力する。
【００４５】
γ1UV＝ｒｏｕｎｄ（Ｓ1UV／Ｑ1UV）  …（２）
ここで、ｒｏｕｎｄは最も近い整数への整数化処理を示す。この量子化により画質および符号化情報量が制御される。この標準量子化係数Ｑ1UVは、水平周波数および垂直周波数の両周波数においてＤＣ係数付近のＡＣ係数の数値が低く、ＤＣ係数から遠ざかるにつれてＡＣ係数の数値が高くなるように設定されたものである。
【００４６】
次に、前処理量子化器２は、量子化されたＤＣＴ係数γ1UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を前処理逆量子化器３に出力する。前処理逆量子化器３は、８×８個の量子化係数Ｑ1UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）からなる標準量子化テーブルを用いて、次式により前処理量子化器２から出力されたＤＣＴ係数γ1UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を逆量子化する。
【００４７】
Ｓ2UV＝γ1UV×Ｑ1UV  …（３）
逆量子化されたＤＣＴ係数Ｓ2UVは、前処理解析器４に出力されるとともに比較器５に出力される。
【００４８】
次に、前処理解析器４は、ＤＣＴ変換器１から出力されるＤＣＴ係数Ｓ1UVおよび前処理逆量子化器３から出力される逆量子化後のＤＣＴ係数Ｓ2UVに応じて、画像が有する周波数成分の領域係数の算出を行い、その領域係数の値を比較器５に出力する。この領域係数の算出方法については後述する。
【００４９】
続いて、比較器５は、前処理解析器４から出力された領域係数の値と予め定められた所定値ＴＨとの比較を行い、その比較結果に応じてＤＣＴ変換器１から出力されるＤＣＴ係数Ｓ1UVまたは前処理逆量子化器３から出力されるＤＣＴ係数Ｓ2UVのいずれか一方を選択し、量子化器６に出力する。
【００５０】
量子化器６は、ＤＣＴ係数Ｓ1UVまたはＤＣＴ係数Ｓ2UVのいずれか一方を８×８個の精細量子化係数Ｑ2UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）からなる精細量子化テーブルを用いて次式により量子化し、量子化されたＤＣＴ係数γ2UV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を出力する。ここで、精細量子化係数Ｑ2UVは、ＤＣ係数およびＡＣ係数の８×８個の全ての係数が“１０”または“１”とする。
【００５１】
γ2UV＝ｒｏｕｎｄ（Ｓ1UV／Ｑ2UV）  …（４）
γ2UV＝ｒｏｕｎｄ（Ｓ2UV／Ｑ2UV）  …（５）
符号化器７は、量子化されたＤＣＴ係数γ2UVに基づいてハフマン符号化を行う。ＤＣ係数の符号化では、１つ前のブロックのＤＣ係数と現在のブロックのＤＣ係数との差を求め、その差に対してハフマン符号が割り当てられる。
【００５２】
ＡＣ係数の符号化では、図１１に示すように、ＡＣ係数が、ジグザグスキャンによって一次元に配列される。この一次元に配列されたＡＣ係数は、連続する“０”の係数（無効係数）の長さを示すラン長と、“０”以外の係数（有効係数）の値とを用いて符号化される。有効係数はグループ分けされ、各有効係数にグループ番号が割り当てられる。ＡＣ係数の符号化では、ラン長とグループ番号との組み合わせに対してハフマン符号が割り当てられる。このようにして、原画像データのＹ（輝度）データが圧縮画像データに符号化される。原画像データのＵ（色差）データおよびＶ（色差）データも同様に圧縮画像データに符号化される。
【００５３】
なお、上記実施の形態において、精細量子化係数Ｑ2UVの８×８個全ての係数が“１０”または“１”としたが、これに限定されず、他の係数の値でもよい。
【００５４】
図１の画像符号化処理装置は、集積回路等のハードウェアにより実現することができ、あるいはコンピュータ等のハードウェアおよびソフトウェアにより実現することもできる。
【００５５】
次に、図１の本発明に係る画像符号化処理装置をハードウェアおよびソフトウェアにより実現した例を示す。図２は図１の本発明に係る画像符号化処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００５６】
本発明に係る画像符号化処理装置は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）１３および外部記憶装置１４により構成される。外部記憶装置１４は、ハードディスクドライブ、フロッピィディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ等の記録媒体駆動装置１５、およびハードディスク、フロッピィディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体１６からなる。
【００５７】
ＲＯＭ１３には、システムプログラムが格納されている。また、記録媒体１６には画像符号化処理プログラムが記録されている。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３に格納されたシステムプログラムに従って動作し、記録媒体１６に記録された画像符号化処理プログラムを記録媒体駆動装置１５を介して読み込み、その画像符号化処理プログラムをＲＡＭ１２上で実行する。
【００５８】
それにより、図１のＤＣＴ変換器１によるＤＣＴ変換処理、前処理量子化器２による量子化処理、前処理逆量子化器３による逆量子化処理、前処理解析器４による解析処理、比較器５による比較処理、量子化器６による量子化処理および符号化器７による符号化処理が実現される。
【００５９】
上記の例では、画像符号化処理プログラムが外部記憶装置１４の記録媒体１６に記録されているが、画像符号化処理プログラムをＲＯＭ１３に格納し、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に格納された画像符号化処理プログラムを読み込んでＲＡＭ１２上で実行してもよい。また、通信回線等の通信媒体を介して受信した画像符号化処理プログラムをＲＡＭ１２上で実行してもよい。
【００６０】
本発明の実施の形態の画像符号化処理装置では、ＤＣＴ変換器１が変換処理手段に相当し、前処理量子化器２が量子化前処理手段に相当し、前処理逆量子化器３が逆量子化前処理手段に相当し、前処理解析器４が解析手段に相当し、比較器５が比較手段に相当し、量子化器６が量子化処理手段に相当し、符号化器７が符号化手段に相当する。
【００６１】
ここで、主に、ＪＰＥＧ（静止画像の圧縮／伸長方式）などにより画像圧縮を行う場合、１フレーム内に異なる画像が存在する。例えば、自然画像と文字画像が混在している場合に、全画面を標準量子化テーブルを用いて量子化を行うと画質の劣化または圧縮率の低下が生じる。この画質の劣化または圧縮率の低下を防ぐために画質に応じて量子化テーブルを切り換えるとＪＰＥＧストリーム内に使用した量子化テーブルの情報を圧縮画像データに含ませる必要が生じ標準規格に準拠できなくなる。
【００６２】
そこで、本発明は、画像の種類に応じて標準量子化係数を用いて量子化処理および逆量子化処理を行った後、精細量子化係数を用いて量子化処理を行うか、あるいは精細量子化係数を用いて量子化処理のみを行うかを選択することができる。以下、本発明の詳細について説明する。
【００６３】
次に、本発明の画像符号化処理装置における前処理解析器４および比較器５の動作について説明する。図３は前処理解析器４および比較器５の動作を示すフローチャートであり、図４は前処理解析器４における領域係数の算出方法を説明するための図である。
【００６４】
まず、図３に示すように、前処理解析器４は、ＤＣＴ変換器１から出力されたＤＣＴ係数Ｓ1UVを読み込む（ステップＳ３１）。次に、前処理逆量子化器３から出力されたＤＣＴ係数Ｓ2UVを読み込む（ステップＳ３２）。次いで、ＤＣＴ変換器１から出力されたＤＣＴ係数Ｓ1UVと前処理逆量子化器３から出力されたＤＣＴ係数Ｓ2UVとの差の絶対値を算出する（ステップＳ３３）。この差の絶対値は、前処理量子化器２による量子化および前処理逆量子化器３による逆量子化されたＤＣＴ係数の圧縮効果を示す。そして、算出された差の絶対値に８×８個の重み量子化係数ＱWUV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を乗算する（ステップＳ３４）。この重み量子化係数ＱWUVは、水平周波数および垂直周波数の両周波数においてＤＣ係数付近のＡＣ係数は数値が低く、ＤＣ係数から遠ざかるにつれてＡＣ係数の数値が高くなるように設定されたものである。
【００６５】
次に、領域係数を算出する方法について説明する。例えば、図４において、ＤＣＴ係数ＳWUVは、ＤＣＴ係数Ｓ1UVとＤＣＴ係数Ｓ2UVとの差の絶対値に重み量子化係数が乗算された値であり、このＤＣＴ係数ＳWUVは、原画像データに含まれるＹ（輝度）データ、Ｕ（色差）データおよびＶ（色差）データのうちいずれか１つのＤＣＴ係数とする。
【００６６】
次に、図４に示すように、ＤＣＴ係数ＳWUVに基づき４つの領域係数を算出する。４つの領域係数には、縦領域係数、横領域係数、斜方領域係数および総合領域係数がある。縦領域係数は、水平方向の高周波成分Ａ２から水平方向の低周波成分Ａ１を減算することにより求められる。次に、横領域係数は、垂直方向の高周波成分Ｂ２から垂直方向の低周波成分Ｂ１を減算することにより求められる。また、斜方領域係数は、水平および垂直方向の高周波成分Ｃ２から水平および垂直方向の低周波成分Ｃ１を減算することにより求められる。総合領域係数は、水平方向および垂直方向の低周波成分および高周波成分の全ての係数の平均を算出することにより求められる。これら４つの領域係数の算出は、次の式のように表される。
【００６７】
縦領域係数＝（Ａ２―Ａ１）…（６）
横領域係数＝（Ｂ２―Ｂ１）…（７）
斜方領域係数＝（Ｃ２―Ｃ１）…（８）
総合領域係数＝（全ての係数の和）／６４  …（９）
前処理解析器４は、これら４つの領域係数を算出し（図３のステップＳ３５）、これら４つの領域係数を比較器５に出力する。比較器５は、これら４つの領域係数と予め各々の領域係数に応じて定められた所定値ＴＨと比較して大きいか否かの判定を行う（ステップＳ３６）。この判定には、縦領域係数および横領域係数を用いて判定を行う場合、斜方領域係数を用いて判定を行う場合、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数を用いて判定を行う場合、総合領域係数を用いて領域判定を行う場合の４通りの方法がある。
【００６８】
まず、縦領域係数および横領域係数を用いて判定を行う場合には、縦領域係数および横領域係数のうち値の大きい方の領域係数を選択し、予め定められた所定値ＴＨと比較する。
【００６９】
次に、斜方領域係数を用いて判定を行う場合には、斜方領域係数の値と予め定められた所定値ＴＨとを比較する。
【００７０】
続いて、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数を用いて判定を行う場合には、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数のうち最も値の大きい領域係数を選択し、予め定められた所定値ＴＨと比較する。
【００７１】
そして、総合領域係数を用いて判定を行う場合には、総合領域係数の値と予め定められた所定値ＴＨとを比較する。
【００７２】
比較器５は、上記４通りの比較のうちからいずれか１通りの比較方法を適宜選択し判定を行う。そして、選択された比較方法による領域係数が所定値ＴＨよりも大きい場合は、ＤＣＴ変換器１から出力されるＤＣＴ係数Ｓ1UVを量子化器６へ出力し（ステップＳ３７）、選択された比較方法による領域係数が所定値ＴＨよりも小さい場合は、前処理逆量子化器３から出力されるＤＣＴ係数Ｓ2UVを量子化器６へ出力する（ステップＳ３８）。
【００７３】
なお、上記実施の形態では、ＹＵＶデータのうちＹ（輝度）データを基にして、領域判定および比較を行っているが、これに限定されず、原画像データに含まれるＹ（輝度）データ、Ｕ（色差）データおよびＶ（色差）データそれぞれについて比較を行い領域判定を行ってもよいし、ＹＵＶデータのうち最大値を選択し、領域判定を行ってもよい。また、領域判定の方法を４通りとしたが、これに限定されず、１または複数の領域判定を行うように設定してもよい。
【００７４】
このように、比較方法による領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が大きい場合、入力された原画像データが、自然画像であると判定される。すなわち自然画像などの場合、近似している色または近似している明るさが多く含まれるため、領域係数の値が小さくなり、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が大きくなるからである。一方、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が小さい場合は、文字画像であると判定される。すなわち文字画像などの場合、文字の輪郭において色または明るさが極端に変化するため、比較方法による領域係数の値が大きくなり、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が小さくなるからである。
【００７５】
このように、画像に応じて比較方法による領域係数の値と所定値ＴＨとの比較により量子化方法を選択することができるため画像の圧縮率を向上させつつ画像の劣化を防止することができる。
【００７６】
次に、本発明に係る画像符号化処理装置を用いて自然画像に文字画像を加えた画像を画像符号化処理する方法について例を用いて説明する。まず、自然画像の場合の画像符号化処理について説明し、次に、自然画像に文字画像を加えた場合の画像の画像符号化処理について説明する。
【００７７】
図５は画像符号化処理装置における画像符号化処理方法の一例を示す模式図である。
【００７８】
まず、図５（ａ）に示すように、前処理解析器４は、ＤＣＴ変換器１によりＤＣＴ変換されたＤＣＴ係数Ｓ1UVを読み込み、図５（ｂ）に示すように、前処理逆量子化器３により逆量子化されたＤＣＴ係数Ｓ2UVを読み込む。次に、図５（ｃ）に示すように、ＤＣＴ係数Ｓ1UVとＤＣＴ係数Ｓ2UVとの差の絶対値を算出する。そして、図５（ｄ）に示すように、算出された差の絶対値に８×８個の重み量子化係数ＱWUV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を乗算する。この重み量子化係数ＱwUVは、水平周波数および垂直周波数の両周波数においてＤＣ係数付近のＡＣ係数は数値が低く、ＤＣ係数から遠ざかるにつれてＡＣ係数の数値が高くなるように設定されたものである。
【００７９】
続いて、図５（ｅ）に示すように、乗算されたＤＣＴ係数ＳWUVにおける４つの領域係数を算出する。
【００８０】
まず、縦領域係数は、水平方向の高周波成分Ａ２から水平方向の低周波成分Ａ１を減算すると１６３となる。次に、横領域係数は、垂直方向の高周波成分Ｂ２から垂直方向の低周波成分Ｂ１を減算すると−２５２となる。また、斜方領域係数は、水平および垂直方向の高周波成分Ｃ２から水平および垂直方向の低周波成分Ｃ１を減算すると−１７５となり、総合領域係数は、水平方向および垂直方向の低周波成分および高周波成分の全てから平均を算出すると８３となる。
【００８１】
前処理解析器４は、これら４つの領域係数を比較器５に出力する。比較器５は、これら４つの領域係数を用いて４通りの比較方法のうちいずれか一つの比較方法を適宜選択し判定を行う。
【００８２】
ここでは、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数を用いて比較を行い判定を行う場合について説明を行う。
【００８３】
図５（ｅ）に示すように、縦領域係数は１６３であり、横領域係数は−２５２であり、斜方領域係数は−１７５である。ここで、これらの領域係数の中から一番大きな領域係数を選択する。この場合、一番大きな領域係数は縦領域係数であり、縦領域係数に応じて予め定められた所定値ＴＨは５００であるとする。この場合、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数の各々の領域係数よりも所定値ＴＨの方が大きいことから、比較器５は、前処理逆量子化器３から出力されるＤＣＴ係数Ｓ2UVを量子化器６に出力する。
【００８４】
このように、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が大きい場合、入力された原画像データが、自然画像などであると判定される。すなわち自然画像などの場合、近似している色または近似している明るさが多く含まれるため、領域係数の値が小さくなり、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が大きくなるからである。
【００８５】
したがって、量子化器６は、ＤＣＴ係数Ｓ2UVを精細量子化テーブルを用いて量子化を行いＤＣＴ係数Ｓ2UVを符号化器７に出力する。符号化器７は、量子化器６から出力されたＤＣＴ係数Ｓ2UVを符号化する。
【００８６】
これにより、前処理量子化器２において標準量子化テーブルを用いて最も近い整数への整数化処理を経て、さらに量子化器６において整数化処理され符号化される。このように、画像の圧縮比を向上させても高周波成分と低周波成分との差が少ないので、画像の劣化を防止することができる。さらに、領域係数により前処理の量子化を行うため、画像の色差または輝度が少しずつ変化を有するようなグラデーションを有している場合にも画像の持つ画質の劣化を防止することができる。
【００８７】
次に、図６は画像符号化処理装置における画像符号化処理の他の例を示す模式図である。
【００８８】
まず、図６（ａ）に示すように、前処理解析器４は、ＤＣＴ変換器１によりＤＣＴ変換されたＤＣＴ係数Ｓ1UVを読み込み、図６（ｂ）に示すように、前処理逆量子化器３により逆量子化されたＤＣＴ係数Ｓ2UVを読み込む。次に、図６（ｃ）に示すように、ＤＣＴ係数Ｓ1UVとＤＣＴ係数Ｓ2UVとの差の絶対値を算出する。そして、図６（ｄ）に示すように、算出された差の絶対値に８×８個の重み量子化係数ＱWUV（Ｕ，Ｖ＝０，…，７）を乗算する。この重み量子化係数ＱwUVは、水平周波数および垂直周波数の両周波数においてＤＣ係数付近のＡＣ係数は数値が低く、ＤＣ係数から遠ざかるにつれてＡＣ係数の数値が高くなるように設定されたものである。
【００８９】
続いて、図６（ｅ）に示すように、乗算されたＤＣＴ係数ＳWUVにおける４つの領域係数を算出する。
【００９０】
まず、４つの領域係数の１つとして、縦領域係数は、水平方向の高周波成分Ａ２から水平方向の低周波成分Ａ１を減算すると７８１となる。次に、横領域係数は、垂直方向の高周波成分Ｂ２から垂直方向の低周波成分Ｂ１を減算すると１７となる。また、斜方領域係数は、水平および垂直方向の高周波成分Ｃ２から水平および垂直方向の低周波成分Ｃ１を減算すると４４８１となり、総合領域係数は、水平方向および垂直方向の低周波成分および高周波成分の全てから平均を算出すると１７７となる。
【００９１】
前処理解析器４は、これら４つの領域係数を比較器５に出力する。比較器５は、これら４つの領域係数を用いて４通りの比較方法のうちいずれか一つの比較方法を適宜選択し判定を行う。ここでは、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数を用いて比較を行い判定を行う場合について説明を行う。
【００９２】
図６（ｅ）に示すように、縦領域係数は７８１であり、横領域係数は１７であり、斜方領域係数は４４８１である。これらの領域係数の中から一番大きな領域係数を選択する。この場合、一番大きな領域係数は斜方領域係数であり、斜方領域係数に応じて予め定められた所定値ＴＨは５００であるとする。この場合、縦領域係数、横領域係数および斜方領域係数の各々の領域係数よりも所定値ＴＨの方が小さいことから、比較器５は、ＤＣＴ変換器１から出力されるＤＣＴ係数Ｓ1UVを量子化器６に出力する。
【００９３】
このように、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が小さい場合は、文字画像などを含む画像であると判定される。すなわち、文字画像などの場合、文字の輪郭において色または明るさが極端に変化するため、領域係数の値が大きくなり、領域係数の値よりも所定値ＴＨの方が小さくなるからである。
【００９４】
したがって、量子化器６は、ＤＣＴ変換器１から出力されるＤＣＴ係数Ｓ1UVを精細量子化テーブルを用いて量子化を行い、符号化器７に出力する。符号化器７は、量子化器６から出力されたＤＣＴ係数Ｓ1UVを符号化する。
【００９５】
これにより、高周波成分が低周波成分と比較して高いことから、圧縮比を維持しつつ過度の量子化による画像の劣化を防止することができる。
【００９６】
以上のことから、自然画像に文字画像を加えた画像の場合でも、一連のデータの前処理量子化を行い、さらに前処理解析器４により画像の周波数成分の算出を行い、予め定められた所定値ＴＨと比較することができるので、自然画像のみであるのかそれとも文字画像を含む画像であるのかを判定することができ、符号化処理の際に生じる画像の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における画像符号化処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の本発明に係る画像符号化処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】前処理解析器および比較器の動作を示すフローチャートである。
【図４】前処理解析器における領域係数の算出方法を説明するための図である。
【図５】画像符号化処理装置における画像符号化処理方法の一例を示す模式図である。
【図６】画像符号化処理装置における画像符号化処理の他の例を示す模式図である。
【図７】ＤＣＴ方式の画像データ圧縮を実行する画像符号化処理装置のブロック図である。
【図８】ＤＣＴ方式により画像データが８×８画素ブロックごとに分割された状態を示す模式図である。
【図９】図８の８×８画素ブロックの一例を示す模式図である。
【図１０】量子化器から出力されるＤＣＴ係数の一例を示す模式図である。
【図１１】ジグザグスキャンを説明するための模式図である。
【符号の説明】
１  ＤＣＴ変換器
２  前処理量子化器
３  前処理逆量子化器
４  前処理解析器
５  比較器
６  量子化器
７  符号化器
１００  ＤＣＴ変換器
１１０  量子化器
１２０  符号化処理部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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