JP3152515B2 - 画像・データ多重化回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像データを特定の画
素ブロック毎に分割し符号化して取り扱う画像伝送装置
や画像記憶装置において、画像データと画像以外のデー
タとを多重化する画像・データ多重化回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データを所定サイズのブロック単位
で符号化して処理するものに、直交変換の一つである離
散コサイン変換「ＤＣＴ (Discrete Cosine Transfor
m)」と、線形量子化とを組合わせて用いる符号化方式が
ある。

【０００３】離散コサイン変換による画像データの符号
化は、対象となる画像データをブロック単位に分割した
後、その各ブロックにおける縦方向画素と横方向画素と
をそれぞれ周波数成分が異なる複数のコサイン関数で表
わし、各周波数成分のレベルを周波数順に再配置し符号
化係数として出力する符号化方式である。

【０００４】また、線形量子化は、前記符号化係数を所
定の数値が配置されたテーブル（量子化テーブル）で除
算しデータ量を削減する方式であり、具体的には、離散
コサイン変換から出力される符号化係数が、周波数成分
順に配置（画像の単調な変化を示す低周波成分が左もし
くは上方向、画像の細かい変化を示す高周波成分が右も
しくは下方向）されるという特性を利用して、右下方向
に配置された人の視覚特性上認識しづらいとされる高周
波成分を特に大きなテーブル値で除算、除去することで
データ量の削減を行うものである。

【０００５】さて、この符号化方式を用いた画像データ
の伝送や蓄積において、画像データ以外にそれに関連す
るデータ（例えば、画像上の特定位置を示す座標情報
や、文字情報）を付加して処理する必要が生ずる場合が
ある。

【０００６】そこで、画像データの符号化を行うに際
し、符号化データの枠外にヘッダ情報領域を策定し、そ
こに任意のデータを付加する技術が提案されている（例
えば、ＣＱ出版社発行「インタフェース」1991年12月号
の記事「カラー静止画像の国際標準符号化方式」第160
頁乃至第182頁参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記デ
ータ付加技術を用いて画像データヘッダ情報領域に他デ
ータを付加した場合、画像の再生を行う復号化装置にお
いては、付加データの解析以前に、データにヘッダ情報
が付加されているか否かを検出するヘッダ領域設定検出
回路が必要不可欠となり、これを備えない通常の復号化
装置では、画像データと付加データの区別ができず画像
が再生されないという問題が招来する。

【０００８】これに対し、符号化以前の画像データにお
いて、その一部（例えば、１ライン）を他データへまる
ごと置き換え多重化するデータ多重技術（例えば、特開
平1―309584号公報参照）の適応が考えられる。

【０００９】この技術によれば、他データが多重された
画像データは、他データを検出解析する回路を備えない
通常の画像再生装置においても再生することが可能（画
像データに多重された他データは、画像データと同一の
扱いで処理されるため、再生画像中における他データ部
はその画像が失われる）となる。

【００１０】しかしながら、この技術を適応した場合、
再生される画像データは、他データの多重部において、
本来の画像データが完全に失われてその損失が人の視覚
特性上認識され易い画質の劣化となるばかりか、直交変
換や線形量子化などの符号化処理（これらの符号化処理
はオリジナルのデータを完全に再生しない非可逆変換）
との連結で、付加したデータが完全に再現されず意味の
異なるデータとして誤検出されるおそれがあり、前記問
題の解決とはなりえない。

【００１１】本発明は、斯様な点に鑑みて為されたもの
で、従来の復号化装置に於いても画質を損なうことなく
再生でき、また、符号復号化によるデータ誤検出のない
画像・データ多重化回路を提供しようとするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像データを
特定サイズのブロックに分割する画像分割手段と、該画
像分割手段で分割されたブロック毎の画像データを周波
数成分に応じて直交変換し符号化係数として出力する直
交変換手段と、該直交変換手段から出力された符号化係
数を予め設定された数値で量子化する量子化手段と、入
力されるブロック毎の符号化係数に対して他データを多
重するか否かを指示する指示手段と、該指示手段からの
指示で前記他データの多重を行うとするブロックに対し
て量子化手段で量子化された符号化係数の高周波成分領
域にある任意の位置の符号化係数値を前記他データへ置
き換える第１多重手段と、前記指示手段からの指示で前
記他データの多重を行わないとするブロックに対して、
前記量子化手段で量子化された符号化係数の高周波成分
領域にある前記任意の位置の符号化係数値と前記他デー
タとが一致するか否かを比較して、一致する時に前記任
意の位置の符号化係数値を前記他データとは異なる所定
の符号化係数値へ置き換える第２多重手段と、を備える
ものである。

【００１３】

【作用】画像分割手段により特定サイズのブロックに分
割した画像データを、直交変換手段により周波数成分に
応じた符号化係数とし、量子化手段で予め設定された数
値により量子化する。そして、他データ多重手段で量子
化後の符号化係数の高周波成分領域に他データを多重す
る。

【００１４】

【実施例】本発明の一実施例に係る画像・データ多重化
回路として、画像データに画像上の特定位置（カーソル
位置情報等）を示すデータを多重して伝送再生する画像
伝送装置を例に、図１から図３を参照しながら説明す
る。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係る画像伝送
装置の概略構成図である。図２は、本発明の一実施例に
係る画像および他データの多重処理過程説明図である。
図３は、本発明の一実施例に係る多重データの説明図で
ある。図１において、Ｍは画像伝送装置であり、通信回
線Ｋへ接続される。

【００１６】画像伝送装置Ｍは、入力された画像データ
を符号化し他データとの多重を行う符号化回路１００
と、符号化された多重データから他データの検出分離と
復号化を行う復号化回路１１０と、通信回線Ｋを介した
データ送受信を行う通信回路１０８より構成される。

【００１７】初めに、画像データに画像上の特定位置
（カーソル位置情報等）を示すデータを多重して送信す
る場合を、図１から図３を参照しながら説明する。画像
伝送装置Ｍにおける符号化回路１００は、入力された画
像データを所定大のブロックに分割する画像分割手段と
してのブロック分割回路１０１と、ブロック分割回路１
０１で分割されたブロック毎の画像データに対して離散
コサイン変換を施し、２次元の符号化係数として出力す
る直交変換手段としての直交変換回路１０２と、直交変
換回路１０２から出力された２次元の符号化係数を記憶
回路１０３に記憶された量子化テーブルで除算する量子
化手段としての量子化回路１０４と、ブロック分割回路
１０１で処理中のブロック位置（現時点における処理ブ
ロックの画像上での位置）とカーソル位置情報とを比較
する位置検出回路１０７と、位置検出回路１０７で現在
の処理ブロック位置がカーソル位置と一致すると検出さ
れた場合に処理ブロック内特定位置に所定の制御信号を
多重する他データ多重手段としての多重化回路１０５
と、２次元の画像データを１次元に変換して出力する次
元変換回路１０６より構成される。

【００１８】斯様な回路に於て、画像データに画像上の
特定位置を示すデータ（カーソル情報等）を多重する場
合について説明する。図示しないスキャナやＣＣＤカメ
ラ等からの多諧調デジタル画像データ２０１が入力され
るブロック分割回路１０１では、入力された画像データ
を特定サイズ（例えば、８ｘ８）のブロック２０２に分
割して出力すると共に、画像中に於けるブロックの座標
位置（例えば、８ｘ８ブロックであれば６４個の画素を
示す画素位置情報）を位置検出回路１０７へ出力する。

【００１９】また、図示しないタブレットやマウス等の
ポインティングデバイスから画像データの縦、横座標に
対応する２次元の座標情報としてのカーソル情報が入力
される位置検出回路１０７では、カーソル情報とブロッ
ク分割回路１０１での現処理座標位置とを比較し、それ
が一致するか否かを検出する。

【００２０】さて、ブロック分割回路１０１から出力さ
れるブロック毎の画像データ２０２は、直交変換回路１
０２でブロック単位に離散コサイン変換され符号化係数
２０３として出力される。直交変換回路１０２より出力
される符号化係数２０３は、左上方向に低周波成分が、
また右下方向に高周波成分が配置された各周波数成分毎
のレベル値を現す係数値で、符号化の対象となる画像に
より、単調な画像であれば左上方向に、複雑な画像であ
れば右下方向に、水平方向に変化が多い画像であれば右
上方向に、垂直方向に変化が多い画像であれば左下方向
にとそれぞれ大きい係数値が発生する。

【００２１】直交変換回路１０２で離散コサイン変換さ
れた符号化係数２０３は、量子化回路１０４へ入力さ
れ、あらかじめ記憶回路１０３に記憶された量子化テー
ブルに従って線形量子化される（２０４）。この量子化
回路１０４による線形量子化では、記憶回路１０３に記
憶された量子化テーブルの設定値を変更することで任意
の圧縮率を得ることができる。一般的には、より高い圧
縮率を得るため、画像中の細かな変化に対応し、人間の
視覚特性上認識されにくいとされる高周波成分への設定
値を大きくする。これにより、高周波成分に対応する符
号化係数、即ち右下方向に位置する符号化係数はその多
くが０となり、データ量の削減が図られる。

【００２２】線形量子化された２次元の符号化係数が入
力される多重化回路１０５では、２次元マトリクス内の
特定位置（例えば、最も高周波な成分が配置される右下
の係数値）を監視し、後述する条件に従った係数値の置
き換えを実行する。具体的には、多重化回路１０５に入
力されたブロックが前述した位置検出回路１０７でカー
ソル位置に一致すると検出されたブロックである場合に
は、２次元マトリクス内特定位置の係数値を”１”へ置
き換え（２０５）、また、それ以外のブロックであっ
て、本来の画像データ係数値が前記特定位置で”１”で
あると検出された場合には、それを”０”に置き換え
る。

【００２３】この、多重化回路１０５での係数値置き換
え処理により、２次元マトリクス内における特定位置
（例えば、最も高周波な成分が配置される右下）の係数
値には、カーソル位置の画素を含むブロック（カーソル
位置ブロック）のみにおいてカーソル情報としての”
１”が配置される。

【００２４】カーソル情報が多重された画像データ２０
５は、次元変換回路１０６に入力され、２０６に示す順
で１次元のデータ（図３）に変換される。この１画面画
像データにおいて、多重化回路１０５で付加されたカー
ソル情報は、カーソル位置ブロック３０４（位置検出回
路１０７でカーソル位置であると検出されたブロック）
の最終位置３０８に配置され、画像データに多重化され
る。

【００２５】以上の動作により特定ブロック内に付加デ
ータ（カーソル情報）が多重化された符号化多重データ
は、通信回路１０８を介して通信回線Ｋへ送出される。
次に、カーソル情報が多重された符号化多重データを受
信し、復号再生する場合について説明する。

【００２６】画像伝送装置Ｍにおける復号化回路１１０
は、通信回路１０８を介して受信した１次元の符号化多
重データを特定サイズの２次元符号化多重データに変換
して出力する次元変換回路１１１と、２次元符号化多重
データの特定位置を監視し、カーソル情報の検出と分離
を行う多重信号検出回路１１２と、多重信号検出回路１
１２でカーソル情報が除かれた画像データを逆量子化し
符号化係数とする逆量子化回路１１３と、逆量子化回路
１１３で逆量子化された符号化係数を逆直交変換して特
定ブロックサイズの画像データと出力する逆直交変換回
路１１４と、逆直交変換回路１１４で逆直交変換された
特定ブロックサイズの画像データを蓄積合成し、１画面
の画像データとして出力する画像合成回路１１５と、画
像合成回路１１５から出力された画像中で多重信号検出
回路１１２において制御信号が検出されたブロックに対
し、予め設定されたカーソルマークを多重表示する多重
表示回路１１６より構成される。

【００２７】斯様な回路に於て、符号化多重データから
カーソル情報を検出分離し、カーソルを再生画像と同時
に重複表示する場合について説明する。カーソル情報が
多重された画像データは、通信回路１０８を介して通信
回線Ｋより受信され、次元変換回路１１１で特定サイズ
の２次元符号化多重データとなり多重信号検出回路１１
２へ出力される。

【００２８】多重信号検出回路１１２では、２次元符号
化多重データの前記特定位置（符号化側装置において付
加データが多重化された位置で、例えば、最も高周波な
成分が配置される右下位置）を監視し制御情報を検出す
る。この監視で、カーソル情報を示す”１”が検出され
ると、多重信号検出回路１１２は、その符号化係数を”
０”に置き換えて逆量子化回路１１３へ出力すると共
に、現処理ブロックにカーソル表示があること示す検出
信号を多重表示回路１１６へ出力する。

【００２９】一方、多重信号検出回路１１２から出力さ
れる画像データは、逆量子化回路１１３で符号化時と同
一の量子化テーブル１０３を用いて逆量子化され、続い
て逆直交変換回路１１４で逆離散コサイン変換されて特
定ブロックサイズの画像データとなる。そして、このブ
ロック毎の画像データは、画像合成回路１１５にて１画
面の画像データに合成される。

【００３０】さて、多重信号検出回路１１２から画像中
の特定ブロックについてのカーソル検出信号が入力され
る多重表示回路１１６では、１画面を構成する全てのブ
ロックに付いて逆量子化、逆直交変換、等処理がなされ
ブロック合成された画像に対し、予め多重表示回路１１
２に用意された、カーソルマーク（例えば、矢印や長方
形）を重複表示する。

【００３１】以上により、符号化側装置での画像データ
へのカーソル情報の多重と、復号化側装置での再生時カ
ーソル重複表示が可能となるが、このうち復号化側装置
での再生時カーソル重複表示は、復号化側装置において
その実行を任意に選択することができる。これは、多重
表示回路１１６によるカーソル重複表示の停止を行うこ
とで容易に実現でき、この時、カーソルが表示されなく
なった画像位置には、本来の画像が通常の表示と変わり
なく再現される。

【００３２】ところで、本発明の符号化多重データは、
多重信号検出回路１１２、および多重表示回路１１６を
備えない通常の復号化回路においても、カーソル表示の
されない通常の画像として復号再生することが可能であ
る。具体的には、本発明で特定ブロック中に多重された
カーソル情報は、通常の復号化回路において、画像デー
タの高周波成分の一部として扱うことができ、これによ
り、カーソル情報を多重しない場合と同様の画像復号再
生が可能になる。この時、通常の画像データとして復号
化されるカーソル情報は、符号化係数内で人の視覚特性
上認識されずらいとされる高周波数成分領域に配置され
ていることから、画像品質を大きく損なうことがない。

【００３３】以上の実施例では、カーソル情報を伴う画
像データを例に、画像中特定１ブロックの特定位置（最
も高周波な成分が配置される右下の１つの位置）への他
データ多重を示したが、これに限られるものではなく、
画像の特性やアプリケーションの性質により、複数ブロ
ック、あるいは複数位置であってもよい。

【００３４】また、以上の実施例では、符号化側、およ
び復号化側にて予め固定された量子化テーブルを用いて
量子化を行ったが、符号化側で量子化テーブルを任意に
設定できる装置であれば、他データを多重する特定位置
（例えば、右下位置）への量子化テーブル設定値を小さ
く設定することで、画質の劣化を除去することもでき
る。

【００３５】更に、以上の実施例では、一枚の画像デー
タへの他データ多重を例に説明したが、これに限られる
ものではなく、動画像であってもよい。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上の説明から明かな如く、
画像データを特定サイズのブロックに分割して直交変換
処理する符号化方式において、画像データ以外の他デー
タを直交変換後の高周波成分領域へ付加多重するので、
本来の画像データを失うことなく他データの多重が可能
になる。

【００３７】また、本発明による多重データは、画像デ
ータの構成フォーマットを何等変更することなく他デー
タの多重を行うので、従来の画像処理装置においても、
他データが多重されない従来データと同様に再生するこ
とができる。

【００３８】更に、本発明における他データの多重は画
像データが符号化された後に行うので、画像データの符
号化方式が非可逆変換であっても、復号化側での他デー
タ検出は正しく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像伝送装置の概略構
成図。

【図２】本発明の一実施例に係る画像および他データの
多重処理過程説明図。

【図３】本発明の一実施例に係る多重データの説明図。

【符号の説明】

１００ 符号化回路 １０１ ブロック分割回路 １０２ 直交変換回路 １０３ 記憶回路 １０４ 量子化回路 １０５ 多重化回路 １０６ 次元変換回路 １０７ 位置検出回路 １０８ 通信回路 １１０ 復号化回路 １１１ 次元変換回路 １１２ 多重信号検出回路 １１３ 逆量子化回路 １１４ 逆直交変換回路 １１５ 画像合成回路 １１６ 多重表示回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 H04N 7/00 - 7/093 H03M 7/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを特定サイズのブロックに分
   割する画像分割手段と、 該画像分割手段で分割されたブロック毎の画像データを
   周波数成分に応じて直交変換し符号化係数として出力す
   る直交変換手段と、 該直交変換手段から出力された符号化係数を予め設定さ
   れた数値で量子化する量子化手段と、 入力されるブロック毎の符号化係数に対して他データを
   多重するか否かを指示する指示手段と、 該指示手段からの指示で前記他データの多重を行うとす
   るブロックに対して量子化手段で量子化された符号化係
   数の高周波成分領域にある任意の位置の符号化係数値を
   前記他データへ置き換える第１多重手段と、 前記指示手段からの指示で前記他データの多重を行わな
   いとするブロックに対して、前記量子化手段で量子化さ
   れた符号化係数の高周波成分領域にある前記任意の位置
   の符号化係数値と前記他データとが一致するか否かを比
   較して、一致する時に前記任意の位置の符号化係数値を
   前記他データとは異なる所定の符号化係数値へ置き換え
   る第２多重手段と、 とを備えることを特徴とする画像・データ多重化回路。