专利名称：一种图象编码装置、图象编码方法及图象存储/传送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图象编码装置、图象编码方法及图象存储/传送装置，特别是涉及压缩图象信息并变换成预定的码量长度可变的码的图象编码装置、图象编码方法及图象存储/传送装置。
迄今，作为图象数据的压缩方式，已知有由JPEG(Joint PhotographicExperts Group)提出的可变长度编码方式。用该方式能获得较高的压缩率，但随着原图象内容的不同，压缩后的码量发生变化。因此，在要求压缩后的码量一定的领域(例如，在电子静态摄象机中，必须能与被拍摄物体的内容无关地拍摄一定张数的图象)中，采用以下的方法使压缩后的码量一定。
图23是表示这种现有的电子静态摄象机结构的框图。参照图23，该电子静态摄象机备有摄象装置51、图象处理部52、图象存储器53、JPEG编码器54、码量测定部55、压缩系数估计部56及记录装置57。
摄象装置51包括透镜、CCD等，将被拍摄物体象变换成模拟图象信号。图象处理部52对从摄象装置51输入的模拟图象信号进行各种处理后，变换成数字图象数据。图象存储器53暂时保存由图象处理部52生成的数字图象数据。
如图24所示，JPEG编码器54包括DCT部61、量化表存储部62、乘法器63、量化部64及编码部65。
DCT部61将原图象分割成分别由8×8个象素构成的多个象素块，如图25A所例示，用由8行8列象素数据构成的行列式表示各象素块的图象数据。各象素数据是用256个灰度等级(8位＝1字节)表示对应象素的图象浓度的数据。另外，DCT部61利用以下所示的公式(1)对各象素块的行列式进行二维DCT处理，作成如图25B所示的由8行8列DCT系数构成的行列式。F(u,v)=C(u)C(v)8Σx=07Σy=07f(x,y)cos(2x+1)uπ16cos(2y+1)vπ16]]>…(1)(x、y、u、v为0～7的整数)在量化表存储部62中存储着图25C所示的由8行8列阈值构成的量化表。乘法器63将从量化表存储部62输出的8行8列的量化阈值乘以某一系数(以后称压缩系数)。
如图25D所示，量化部64用从乘法器63供给的量化表中的各阈值除对应的DCT系数，变换成最接近的整数。编码部65利用霍夫曼编码方式，以块为单位，对被量化了的DCT系数进行编码，生成压缩数据。
这时，由于量化阈值变得越大，被量化的值的位长就变得越小，所以信息量变少，压缩率提高(压缩后的码量变少)。但是，图象质量劣化的程度却变大。反之，如果量化阈值变小，压缩率下降(压缩后的码量变大)，则图象质量劣化的程度能被抑制得小些。利用这个性质，将基本的量化表存入量化表存储部62，将它乘以压缩系数后再构成量化表，控制量化阈值，能控制图象质量和码量的关系。
回到图23，码量测定部55测定用JPEG编码器54进行了JPEG编码的压缩数据的数据量(码量)。压缩系数估计部56进行以下三种处理。第一种处理是对预定的目标码量Qx估计压缩数据的码量变小的压缩系数s1。第二种处理与第一种处理相反，是对目标码量Qx估计压缩数据的码量变大的压缩系数s2。第三种处理是根据利用上述的两个压缩系数s1、s2进行了JPEG编码时的码量测定结果，估计压缩数据变成目标码量Qx的最佳压缩系数sx。
另外，如图26所示，作为压缩系数sx的估计方法之一例，举出了线性估计方法。即，假设压缩系数为s1时的预编码后的码量为Q1，压缩系数为s2时的预编码后的码量为Q2，目标码量Qx时的压缩系数为sx。这时，假定压缩系数和码量之间具有线性关系，则能通过以下公式(2)求出sx.。
sx＝s1-(s1-s2)(Qx-Q1)/(Q2-Q1)……(2)最后，被压缩成目标码量Qx的码数据被传送给记录装置57，被存入记录媒体中的规定的地址。
图27是该电子静态摄象机的采用JPEG编码方式的码量一定控制方式的工作流程图。根据该流程图，简单地说明图23～图26所示的电子静态摄象机的工作情况。
被拍摄物体象由摄象装置51变换成模拟图象信号，模拟图象信号由图象处理部52变换成数字图象数据，存入图象存储器53。从图象存储器53取出的图象数据被供给JPEG编码器54。
在步骤S71中，为了使压缩率比最佳值高，即，使压缩数据的码量比目标码量Qx小，压缩系数估计部56将较大的压缩系数s1供给JPEG编码器54，进行预编码(暂时压缩)1，由码量测定部55测定压缩数据的码量Q1。
其次，在步骤S72中，为了使压缩率比最佳值低，即，使压缩数据的码量比目标码量Qx大，压缩系数估计部56将较小的压缩系数s2供给JPEG编码器54，进行预编码(暂时压缩)2，由码量测定部55测定压缩数据的码量Q2。
其次，在步骤S73中，压缩系数估计部56根据两次预编码1、2的结果，估计压缩系数，以便压缩率为最佳值，即，压缩数据的码量为目标码量Qx，将该估计的压缩系数sx供给JPEG编码器54，进行编码(正式压缩)。被压缩成目标码量Qx的图象数据被传送给记录装置57，被存入记录媒体中的规定的地址。
可是，在图23～图27所示的现有的电子静态摄象机中，为了将图象数据压缩成目标码量Qx，总共需要对图象数据进行三次JPE压缩，所以需要进行一次压缩时的三倍的时间，数据压缩需要较长的时间。
图28是表示现有的另一电子静态摄象机的结构的框图。参照图28，该电子静态摄象机与图23中的电子静态摄象机的不同点在于除掉码量测定部55及压缩系数估计部56，新设置了边缘强度计算部70及压缩系数估计部71。
边缘强度计算部70根据从图象存储器53读出的图象数据，计算表示边缘强度的参数E。在该参数E、压缩系数和压缩数据的码量之间有相关关系。压缩系数估计部71根据从边缘强度计算部70供给的参数E和上述相关关系，估计将图象数据压缩成目标码量Qx用的压缩系数sx。JPEG编码器54利用从压缩系数估计部71供给的压缩系数sx，正式压缩从图象存储器53读出的图象数据。压缩数据被送给记录装置57。另外，这样的数据压缩方式公开发表在特开平8-79762号公报中。
在该电子静态摄象机中，不进行数据压缩，就估计压缩系数，用所估计的压缩系数Sx进行一次JPEG压缩，所以与进行三次JPEG压缩的图23中的电子静态摄象机相比，能迅速地进行数据压缩。
可是，在图28中的电子静态摄象机中，将由摄象装置51及图象处理部52生成的图象数据直接存入图象存储器53中，所以存在图象存储器53的容量变大、系统成本变高的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能迅速地将图象信息压缩成一定码量的长度可变码、而且图象存储器的容量小也能使用的图象编码装置、图象编码方法及图象存储/传送装置。
简单地说明本发明，即将图象信息压缩成长度固定码，存入图象存储器，根据从图象存储器取出的长度固定码，估计最佳压缩系数。因此，与将图象信息直接存入图象存储器、根据从图象存储器取出的图象信息估计最佳压缩系数的以往的情况相比，图象存储器的容量小也可以，而且能迅速地估计最佳压缩系数。
图1是本发明的实施例1的电子静态摄象机的结构框图。
图2A～2C是说明图1所示的FBTC编码器的工作用的说明图。
图3是说明图1所示的FBTC编码器的工作用的另一说明图。
图4是说明图1所示的电子静态摄象机中的一定码量控制方式的流程图。
图5是本发明的实施例2的电子静态摄象机的结构框图。
图6是图5所示的码量修正部的结构框图。
图7是图5所示的电子静态摄象机中的一定码量控制方式的流程图。
图8是本发明的实施例3的电子静态摄象机的码量修正部的结构框图。
图9是图8中说明的电子静态摄象机中的一定码量控制方式的流程图。
图10是图9所示的一定码量控制方式的改进例的流程图。
图11是本发明的实施例4的电子静态摄象机的结构框图。
图12是说明图11所示的电子静态摄象机的一定码量控制方式的原理用的说明图。
图13是表示图11所示的基本码量表存储部中存储的基本码量表的例图。
图14是表示图13所示的基本码量表的另一例图。
图15是图11所示的压缩系数估计部的结构框图。
图16是说明图15所示的压缩系数估计部的工作用的说明图。
图17是说明图15所示的压缩系数估计部的工作用的另一说明图。
图18是表示图11所示的基本码量表存储部中存储的基本码量表的编制方法的流程图。
图19是表示图11所示的基本码量表存储部中存储的基本码量表的编制方法的另一流程图。
图20是本发明的实施例5的电子静态摄象机的结构框图。
图21是说明图20所示的压缩系数修正部的工作用的说明图。
图22是本发明的实施例6的电子静态摄象机的结构框图。
图23是现有的电子静态摄象机的结构框图。
图24是图23所示的JPEG编码器的结构框图。
图25A～25D是说明图24所示的JPEG编码器的工作用的说明图。
图26是说明图23所示的压缩系数估计部的工作用的说明图。
图27是表示图23所示的电子静态摄象机的一定码量控制方式的流程图。
图28是现有的另一电子静态摄象机的结构框图。图1是本发明的实施例1的电子静态摄象机的结构框图。参照图1，该电子静态摄象机备有摄象装置1、图象处理部2、FBTC(Fixed BlockTruncation Coding)编码器3、图象存储器4、FBTC译码器5、选择器6、JPEG编码器7、码量测定部8、压缩系数估计部9及记录装置10。
摄象装置1包括透镜、CCD等，将被拍摄物体象变换成模拟图象信号。图象处理部2对从摄象装置1输入的模拟图象信号进行各种处理后，变换成数字图象数据。
FBTC编码器3按照固定长度编码方式即FBTC方式，将由图象处理部2生成的数字图象数据的数据量压缩例如1/2后存入图象存储器4。
现在说明FBTC方式。这里所说的FBTC方式是将块编码方式的GBTC(Gennralized Block Truncation Coding)方式作为固定长度编码方式，该方法发表在岗贤一郎等人著的“适用于硬拷贝装置的图象压缩法”(日本印刷学会志，第27卷，第3号，p.290～p.298，1990年)的2.5节中。这里将该方法称为FBTC方式，以下说明其概要。在FBTC方式中，首先如图2A、2B所示，将原图象分割成分别由M×N(图中为4×4)个象素构成的多个象素块，将各象素块表示在由4行4列象素数据Xij(i、j＝0～3)构成的表中。各象素数据Xij是用256个层次表示对应的象素的图象浓度的数据。其次，如图3所示，取出块内的象素数据Xij的最大值Lmax及最小值Lmin，用下列公式(3)、(4)求P1、P6。
P1＝(Lmax+Lmin*7)/8 ……(3)P6＝(Lmax*7+Lmin)/8 ……(4)其次，求Xij≤P1的象素数据Xij的平均值Q1、以及Xij＞P6的象素数据Xij的平均值Q8，由公式(5)、(6)求平均值LA及层次幅度指标LD。
LA＝(Q1+Q8)/2……(5)LD＝Q8-Q1……(6)其次，根据以下公式(7)～(12)，求6个阈值L1～L6。根据Lmin、L1～L6、Lmax的8个阈值，将象素数据Xij变换成3位的量化值φij。
L1＝LA-3/8*LD……(7)L2＝LA-2/8*LD……(8)L3＝LA-1/8*LD……(9)L4＝LA+1/8*LD……(10)L5＝LA+2/8*LD……(11)L6＝LA+3/8*LD……(12)因此，如图2C所示，各块的象素数据Xij被压缩成4行4列的量化值φij、块内的象素数据Xij的平均值LA、以及块内的象素数据Xij的层次幅度指标LD。各量化值φij用3位表示，平均值LA及层次幅度指标LD分别用8位表示，所以16字节的各块的图象数据被压缩成3×16+8+8＝64位＝8字节。
另外，如果将该FBTC编码方式直接应用于电子静态摄象机等中，则能实现固定长度编码，但用上述大小的压缩率(1/2)时，可存储的图象个数显著变少，所以不能说达到了实用程度。另外，FBTC编码方式不是标准方式，所以不适合于在广泛的一般场合下使用。这里，采用FBTC编码方式的理由之一是在图象质量的劣化比较来说觉察不到的范围内，可以降低图象存储器的容量。
回到图1，图象存储器4暂时存储由FBTC编码器3生成的FBTC压缩数据。FBTC译码器5将从图象存储器4读出的FBTC压缩数据展开，返回原来的图象数据，供给选择器6。选择器6由压缩系数估计部9进行控制，有选择地将来自图象存储器4的FBTC压缩数据中包含的LA分量和来自FBTC译码器5的图象数据两者中的某一者供给JPEG编码器7。
JPEG编码器7的结构与图23及图24所示的JPEG编码器54相同。码量测定部8测定JPEG压缩数据的码量。压缩系数估计部9控制图象存储器4、选择器6、JPEG编码器7、码量测定部8等，估计出将图象数据压缩成目标码量用的压缩系数。
即，首先压缩系数估计部9将JPEG压缩数据的码量比目标码量小的压缩系数供给JPEG编码器7，同时控制选择器6，只将从图象存储器4读出的FBTC压缩数据中的LA分量供给JPEG编码器7。JPEG编码器7将该压缩系数乘到量化表中，只对来自选择器6的LA分量进行预编码。码量测定部8测定其码量，供给压缩系数估计部9。
其次，压缩系数估计部9将JPEG压缩数据的码量比目标码量大的压缩系数供给JPEG编码器7。JPEG编码器7进行第二次预编码，码量测定部8测定其码量，供给压缩系数估计部9。压缩系数估计部9根据两个暂时压缩数据的编码量，估计出JPEG压缩数据码量变为目标码量的压缩系数。
为了求得压缩系数的最佳值，例如可以考虑如下的方法。即，假设目标码量为Qx，预编码后的压缩系数为s1、s2，使用这些数值压缩后的LA分量的数据量为Q1、Q2。本来LA分量由于数据量为原始图象的1/16，所以不能同时使用Qx、Q1和Q2。因此，通过定义某变换系数k1，将它乘到Q1、Q2上，以便能同时使用Qx、k1Q1及k1Q2这3个值。这时，假定Qx、k1Q1、k1Q2、s1、s2具有与图27同样的关系。
如果k1Q1相当于Q1，k1Q2相当于Q2，则可以将图象数据编码为目标码量Qx，可能的压缩系数sx能由下式(13)进行估计。
sx＝s1-(s1-s2)(Qx-k1Q1)/(k1Q2-k1Q1) ……(13)其次，压缩系数估计部9将如上那样求得的压缩系数sx供给JPEG编码器7，同时控制选择器6，将被FBTC译码器5译过码的图象数据供给JPEG编码器7。JPEG编码器7根据来自压缩系数估计部9的压缩系数sx，对通过选择器6从FBTC译码器5供给的图象数据进行JPEG压缩。进行了JPEG压缩的图象数据最后被送给记录装置10，存储在记录媒体的规定地址。
图4是表示该电子静态摄象机中的采用JPEG编码方式的一定码量控制方式的工作流程图。根据该流程简单地说明图1～图3所示的电子静态摄象机的工作情况。
被拍摄物体象由摄象装置1变换成模拟图象信号，再由图象处理部2变换成数字图象数据。在图象处理部2中生成的数字图象数据由FBTC编码器3进行FBTC压缩后存入图象存储器4。
在步骤S10中，将较大的压缩系数s1乘到量化表中，以便压缩率比最佳时高，即，JPEG压缩数据的码量比目标码量Qx小，只对从图象存储器4读出的LA分量进行预编码，测定暂时压缩数据的码量。LA分量的码量是原图象数据的1/16，所以与将图象数据直接进行暂时压缩的以往的情况相比，暂时压缩所需的时间为以往的1/16。
其次，在步骤S20中，将较小的压缩系数s2乘到量化表中，以便压缩率比最佳值低，即，JPEG压缩数据的码量比目标码量Qx大，只对从图象存储器4读出的LA分量进行预编码，测定暂时压缩数据的码量。
其次，在步骤S30中，根据两次预编码1、2的结果，估计出能使压缩率达到最佳值、即JPEG压缩数据的码量成为目标码量Qx的压缩系数sx，该目标码量sx被乘到量化表上，进行编码。
最后，被压缩成目标码量Qx的压缩数据被送给记录装置10，存入记录媒体的规定地址。
在该实施例中，只暂时压缩FBTC压缩数据的LA分量，计算压缩系数的最佳值sx，所以能在通常的JPEG压缩的(1/16+1/16+1)倍的时间内，将图象数据压缩成一定的数据量，与通常的JPEG压缩需要3倍的时间的以往的情况相比，能大幅度缩短压缩时间。
在将图象数据进行了FBTC压缩后，存入图象存储器中，根据从图象存储器4取出的FBTC压缩数据的LA分量，计算压缩系数的最佳值sx，所以与将图象数据直接存入图象存储器，再根据从图象存储器取出的图象数据，计算压缩系数的最佳值sx的以往的情况相比，图象存储器的容量小一些也可以。
另外，在该实施例中，JPEG编码器7利用FBTC压缩数据的LA分量进行了预编码1、2，但不限于此，也可以利用FBTC压缩数据的LD分量进行预编码1、2。在这种情况下也能获得同样的效果。通常，当层次幅度指标LD大时，象素数据Xij的离散大，所以如果使用只压缩LA分量求得的最佳压缩系数sx对图象数据进行JPEG压缩，则JPEG压缩数据的码量就会比目标码量Qx大。因此，在该实施例2中，根据层次幅度指标LD修正预编码1、2的结果、即暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2。
图5是本发明的实施例2的电子静态摄象机的结构框图。参照图5，该电子静态摄象机与图1所示的电子静态摄象机的不同之点在于新设置了码量修正部11。
如图6所示，该码量修正部11包括平均层次幅度指标计算部12，减法器13，乘法器14、15，以及加法器16。平均层次幅度指标计算部12计算来自图象存储器4的FBTC压缩数据的全部块(或适当地进行抽样的块)的层次幅度指标LD的平均值LDa。减法器13从LDa中减去某个基准值T1。乘法器14将适当的系数k2乘到LDa-T1上。乘法器15将系数k1乘到来自码量测定部8的码量Q1上。加法器16将k1Q1和(LDa-T1)*k1相加。加法器16的输出k1Q1’被供给压缩系数估计部9。即，码量修正部11根据下式(14)修正码量Q1。
k1Q1’＝k1Q1+(LDa-T1)*k2 ……(14)这意味着当LDa超过基准值T1时，将与其差分的绝对值对应的值加到k1Q1上，对k1Q1进行向上修正。反之，如果LDa低于基准值T1时，从k1Q1减去与其差分的绝对值对应的值，对k1Q1进行向下修正。
另外，还可以考虑准备多种基准值T1，系数k2也与其对应地准备多种，以便进行更精细的修正。
对来自码量测定部8的码量Q2也与码量Q1同样地进行修正。压缩系数估计部9使用k1Q1’、k1Q2’代替公式(13)中的k1Q1、k1Q2。
图7是该实施例的电子静态摄象机中采用JPEG编码方式的一定码量控制方式的流程图，是与图4对比用的图。参照图7，该一定码量控制方式与图4中的一定码量控制方式不同之点在于新增加了步骤S11、S21。在步骤S11、S21中，分别在步骤S20、S30之前，根据层次幅度指标LD修正预编码1、2的结果、即暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2。
其它结构及工作情况与实施例1相同，故不重复说明。
在该实施例中，由于根据层次幅度指标LD修正暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2，所以能使JPEG压缩数据的码量更精确地与目标码量Qx一致。
另外，在使用FBTC压缩数据的LD分量进行预编码的情况下，也可以使用LA分量代替LD分量，修正暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2。通常，当量化值φij的变化幅度大时，如果使用只压缩LA分量求得的系数进行JPEG压缩，则JPEG压缩数据的码量就会比目标码量Qx大。因此，在该实施例中，根据量化值φij修正预编码1、2的结果、即暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2。
图8是本发明的实施例3的电子静态摄象机的码量修正部21结构框图，是与图6对比用的图。参照图8，该码量修正部21包括变化幅度计算部22，平均变化幅度计算部23，减法器24，乘法器25、26及加法器27。
变化幅度计算部22依次计算来自图象存储器4的FBTC压缩数据的全部块(或适当地进行抽样的块)的各个量化值φij的变化幅度W。这时，量化值φij的变化幅度W可用下列公式(15)～(17)计算。Wh=Σi=03Σj=02|φi,j-φi,j+1|......(15)]]>Wv=Σj=03Σi=02|φi,j-φi+i,j|......(16)]]>W＝(Wh+Wv)/2 ……(17)即，将块内的主扫描方向(或副扫描方向)上相邻的象素的差分的绝对值相加，将其总和作为变化幅度。另外，在公式(17)中，虽然将Wh和Wv的平均值作为总和的变化幅度，但也可以考虑选择Wh和Wv中的大的一方的值，将其作为W。
平均变化幅度计算部23计算由变化幅度计算部22算得的变化幅度W的平均值Wa。减法器24从Wa减去某一标准值T2。乘法器25将适当的系数k3乘到Wa-T2上。乘法器26将系数k1乘到来自码量测定部8的码量Q1上。加法器27将k1Q1和(Wa-T2)*k3相加。加法器27的输出k1Q1’被供给压缩系数估计部9。即码量修正部21根据下式(18)修正码量Q1。
k1Q1’＝k1Q1+(Wa-T2)*k3 ……(18)另外，还可以考虑准备多种基准值T2，系数k3也与其对应地准备多种，以便进行更精细的修正。
对来自码量测定部8的码量Q2也与码量Q1同样地进行修正。压缩系数估计部9使用k1Q1’、k1Q2’代替公式(13)中的k1Q1、k1Q2。
图9是该电子静态摄象机中采用JPEG编码方式的一定码量控制方式的流程图，是与图7对比用的图。参照图9，该一定码量控制方式与图7中的一定码量控制方式不同之点在于新增加了步骤S12、S22代替步骤S11、S21。在步骤S12、S22中，分别在步骤S20、S30之前，根据FBTC压缩数据的φij分量修正预编码1、2的结果即暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2。
其它结构及工作情况与实施例1相同，故不重复说明。
在该实施例中，由于根据量化值φij修正暂时压缩数据的数据量的测定值，所以能使JPEG压缩数据的码量更精确地与目标码量Qx一致。
另外，即使在使用FBTC压缩数据的LD分量进行预编码的情况下，如果根据量化值φij修正暂时压缩数据的码量的测定值，也能获得同样的效果。
另外，在该实施例中，虽然根据量化值φij修正了暂时压缩数据的码量的测定值Q1、Q2，但如图10所示，当然也可以根据层次幅度指标LD(或平均值LA)和量化值φij这两者修正JPEG压缩数据的测定值。在实施例1～3中，采用JPEG编码方式对平均值LA或层次幅度指标LD进行暂时压缩(预编码)，根据其结果估计出最佳压缩系数。在该实施例4中，完全不进行暂时压缩，而更迅速地估计压缩系数。
图11是本发明的实施例4的电子静态摄象机的结构框图。参照图11，该电子静态摄象机与图1所示的电子静态摄象机的不同之点在于除掉选择器6、码量测定部8及压缩系数估计部9，新设了基本码量表存储部30及压缩系数估计部31。
基本码量表存储部30将压缩系数和码量的关系作为表数据存储。压缩系数估计部31根据基本码量表存储部30中存储的基本码量表和FBTC编码数据即层次幅度指标LD，估计将图象数据压缩成目标码量Qx用的压缩系数sx。
其次，说明该电子静态摄象机的工作情况。如在实施例1～3中所述，用CCD等读取的图象数据经过各种信号处理，被变换成数字数据后，最初先被输入FBTC编码器3。由FBTC编码器3进行了FBTC编码处理的压缩数据被暂时存入图象存储器4中。
其次，说明基本码量表存储部30及压缩系数估计部31，但在此之前，简单地说明JPEC编码时的码量和图象质量。虽然是重复，但在JPEC编码方式中，使用量化表对进行过DCT变换的数据进行量化处理。
这里，由于量化阈值变得越大，表现量化值的位数就变得越小，所以压缩率提高，码量也下降。但是，图象质量劣化的程度却变大。反之，如果量化阈值变小，压缩率下降，则图象质量劣化的程度能被抑制得小些。
利用这样的性质，将图25所示的基本的量化表存入量化表存储部62，将它乘以压缩系数后再构成量化表，能控制图象质量和码量的关系。这在现有技术中已说明过。
这里，将典型的压缩系数和码量的关系之一例示于图12。由该图可知，压缩系数越大，码量就越小(压缩率变高)。
因此，如果对通常的自然图象进行JPEG编码时，几乎所有的图象都变成与图12相同的右侧下降的形状。随着图象的不同，只是如①、②、③所示上下移动。如果进行通常的JPEG编码时，则若考虑图象的高频分量越多，码量就变得越多，在图12中③就是含有高频分量最多的。
另外，如果高频分量多，则象素数据的离散变大，所以FBTC编码时的层次幅度指标LD也表现出较大的值。即，层次幅度指标LD所具有的值越大，码量也就变得越多。因此，如果知道作为处理对象的图象的层次幅度指标LD，那么就能推定图12这样的压缩系数和码量的关系了。而且，如果能估计这一关系，如图26所示，就能估计相对于目标码量的压缩系数，从而可以将码量控制在一定的量。
其次，说明实际的控制方式。例如，如图13所示，求出5个典型的压缩系数与码量的关系(将其称为基本码量表)，存入基本码量表存储部30。将层次幅度指标LD作为索引附加在各个关系上。
如果用图12所示的曲线表示该表，则如图14所示。进行FBTC编码时立刻生成层次幅度指标LD，存入图象存储器4中，能直接使用该LD值。在压缩系数估计部31中，利用输入的层次幅度指标LD，估计压缩成目标码量用的压缩系数，在JPEG编码器7中用该压缩系数进行JPEG编码。
其次，用图15说明成为码量控制核心的压缩系数估计部31。在图15中，压缩系数估计部31包括平均层次幅度指标计算部32、相邻层次幅度指标检测部33、相对值检测部34、码量表估计部35及压缩系数计算部36。
平均层次幅度指标计算部32根据从图象存储器4输出的FBTC编码数据即层次幅度指标LD，计算图象总体的平均层次幅度指标LDa。相邻层次幅度指标检测部33从基本码量表存储部30中存储的多个层次幅度指标LD中选择出与现在欲处理的图象(以下称为处理对象图象)的平均层次幅度指标接近的两个层次幅度指标LD1、LD2。
相对值检测部34检测出处理对象图象的平均层次幅度指标LDa相对于相邻的层次幅度指标LD1、LD2为多大程度的值。码量表估计部35估计处理对象图象的压缩系数与码量的关系(码量表)。压缩系数计算部36计算最后进行JPEG编码用的压缩系数sx。
现在说明压缩系数估计部31的工作情况。依次读出图象存储器4中存储的处理对象图象的各块的层次幅度指标LD，由平均层次幅度指标计算部32求出该图象中的平均层次幅度指标LDa。
另一方面，由相邻层次幅度指标检测部33选择在基本码量表存储部30中作为索引存储着的多个层次幅度指标中与平均层次幅度指标LDa最接近的层次幅度指标LD1、LD2(LD2＞LDa＞LD1)。
其次在相对值检测部34中，利用以下的公式(19)求出表示平均层次幅度指标LDa在多大程度上接近两个相邻层次幅度指标LD1、LD2的相对值RL。
RL＝(LDa-LD1)/(LD2-LD1)……(19)其次，由码量表估计部35求出处理对象图象中的各压缩系数s(例如，拿图13来说，s有10～90共10个节距值)的码量Qsx。假设基本码量表中的索引即相邻层次幅度指标LD1、LD2指示的各压缩系数s的码量为Q1s、Q2s(Q1s＜Q2s)，则平均层次幅度指标LDa的码量Qsx能由下式(20)估计。
Qsx＝Q1s+(Q2s-Q1s)*RL ……(20)图16中示意性地示出了以上的处理。在图16中，对压缩系数s＝30、40、50进行了计算，但实际上对基本码表存储部30中存储的各压缩系数进行上述的处理(拿图13中的例来说，s＝10、20、……，90)，制成处理对象图象的码量表。
如果用码量表估计部35求出Qsx，则在压缩系数计算部36中能求出对处理对象图象进行JPEG编码而编成目标码量Qx时的压缩系数sx。具体地说，如图17所示，从Qsx中求出与目标码量Qx最近的2个码量Qs1x、Qs2x，这时的压缩系数为s1、s2。能由下式(21)求得最佳压缩系数sx。
sx＝s2-(s2-s1)(Qx-Qs2x)/(Qs1x-Qs2x) ……(21)回到图11，如果由压缩系数估计部31求出最佳压缩系数sx，则在FBTC译码器5中开始对图象存储器4中存储的FBTC编码数据进行译码处理，图象数据被从FBTC译码器5送给JPEG编码器7。在JPEG编码器7中，利用从压缩系数估计部31输出的压缩系数sx和从FBTC译码器5输出的图象数据进行JPEG编码压缩。进行了JPEG压缩而压缩成目标码量Qx的数据被送给记录装置10，存储在记录媒体的规定地址。
接着，说明基本码量表存储部30中存储的基本码量表的制作方法。基本码量表是根据使用许多抽样图象进行JPEG压缩时的码量统计值作成的。参照图18及图19中的流程，示出具体的基本码量表的制作方法如下。
首先用图18进行说明。对抽样图象i进行FBTC编码，求出各块内的层次幅度指标LD的平均值LDa(步骤S31～S34)。其次，在步骤S35中，对利用平均值LDa进行现在处理的图象进行分组。这时，假设图象i所属的组为jx。例如，对各图象如下进行分组，LDa满足0≤LDa＜20时，为组jA，满足20≤LDa＜30时，为组jB，满足30≤LDa＜40时，为组jC，……。
其次，在步骤S36中，在各组内求出平均层次幅度指标LDa的总和Sjx，同时求出各组中所属的图象数Njx.。只按照抽样图象数进行以上的处理(步骤S32～S36)。抽样图象的输入结束后，在组内最后用以下公式(22)求出平均层次幅度指标LDa的平均值LDajx，将它作为基本码量表的索引存入基本码量表存储部30中(步骤S37～S40)。
LDajx＝Sjx/Njx……(22)其次，求出与组jx对应的基本码量表。图19表示各组内的流程。首先求出用压缩系数s对组jx内的图象k进行JPEG编码时的码量，设其为Qsk。其次，同样用压缩系数s对组jx内的另一图象(k+1)进行JPEG编码。对属于组jx的Njx个全部图象进行以上的处理，计算压缩系数为s时的各图象的码量的总和Cs(步骤S51～S56)。
其次，由于属于组jx的图象数为Njx，所以用以下公式(23)求出与组内的各压缩系数对应的码量的平均值Csa(步骤S57)，将它作为基本码量表的数据存入基本码量表存储部30中。具体的表的图象如前面的图13所示。
Csa＝Cs/Njx ……(23)如果有关一个压缩系数的这些处理结束后，再进行有关下一个压缩系数的同样的处理(步骤S58、S59)。另外，在图19中，作为例子，将压缩系数分为10～90共10个节距的宽度，但不特别限于该数值。
另外，基本码量表只不过是进行码量控制用的统计数据，实际进行码量控制时，将基本码量表存入ROM或RAM等存储器(基本码量表存储部30)中，用处理对象图象的平均层次幅度指标LDa修正该表后再使用。
在该实施例中，在进行JPEG编码时在将码量控制在一定量的情况下，根据基本码量表和各图象的平均层次幅度指标LDa，估计成为其控制参数的压缩系数sx，所以进行一次JPEG编码处理就可以了。因此，与计算量非常大的进行3次JPEG编码处理的现有的方法相比，能大幅度地缩短处理时间。
另外，由于在JPEG编码的前一阶段进行FBTC编码处理，所以图象存储器4的容量小也可以。
另外，在该实施例中，虽然使FBTC编码处理的压缩率为1/2，但由于能通过变更各象素值的量化位的长度控制压缩率，所以还能与其对应地调节图象存储器4的容量。图20是本发明的实施例5的电子静态摄象机的结构框图。参照图20，该电子静态摄象机与图11中的电子静态摄象机的不同点在于新设置了码量测定部8、压缩系数修正部40及选择器41。
码量测定部8与图1所示的相同，测定进行第一次JPEG编码时的码量Qr。压缩系数修正部40修正由压缩系数估计部31生成的压缩系数sx，重新估计压缩系数csx。选择器41选择由压缩系数估计部31生成的压缩系数sx和由压缩系数修正部40生成的压缩系数csx中的某一个，将其作为JPEG编码器7用的压缩系数。
其次，说明该电子静态摄象机的工作情况。在图20中，从摄象装置1到JPEG编码器7、基本码量表存储部30及压缩系数估计部31的工作与实施例4相同。即，由FBTC译码器5进行译码后的图象数据被供给JPEG编码器7，同时由压缩系数估计部31估计的压缩系数sx通过选择器41，被供给JPEG编码器7，在JPEG编码器7中进行第一次JPEG编码。设进行该第一次JPEG编码时的码量为Qr，在压缩系数修正部40中利用下式(24)进行码量表Qsx的修正。
Qcsx＝Qsx+(Qr-Qx) ……(24)式中，Qcsx是各压缩系数s修正后的码量，以下称修正码量表。根据与公式(21)同样的考虑方法，利用该Qcsx，并根据下式(25)，求出修正压缩系数csx。
csx＝cs2-(cs2-cs1)(Qx-Qcs2x)/(Qcs1x-Qcs2x)……(25)式中，Qcs1x、Qcs2x是Qcsx中最接近Qx的2个码量(Qcs2x＜Qcs1x)，cs1、cs2(cs1＜cs2)表示各自情况下的压缩系数。另外，如果用图表示以上的处理的话，则如图21所示。
由压缩系数修正部40这样生成的修正压缩系数csx通过选择器41被供给JPEG编码器7。JPEG编码器7利用该修正压缩系数csx进行第二次JPEG编码。在第二次JPEG编码时进行JPEG压缩而压缩成目标码量Qx的数据被送给记录装置10，存储在记录媒体的规定地址。
在该实施例中，对第一次JPEG编码处理中使用的压缩系数sx进行修正，而且是参照此时的JPEG压缩数据的码量Qr进行的，以便压缩后的码量能接近目标码量Qx。因此，能实现精度更高的码量控制。
另外，在该实施例5中，与实施例4一样，采用FBTC编码，因此具有能降低图象存储器4的容量的效果。另外，现有例要进行3次计算量非常大的JPEG编码处理，与此不同，在该实施例5中，只进行2次JPEG编码处理，就具有能进行高精度的码量控制的效果。图22是本发明的实施例6的电子静态摄象机的结构框图。该电子静态摄象机与图20中的电子静态摄象机的不同点在于新设置了判断部42。
在该实施例6中，在实施例5的工作中再加进以下的工作。即，设定某基准值T3，且设码量测定部8的测定结果为Qr，目标码量为Qx，由判断部42例如按照以下的判断方式1进行判断。
(判断方式1)如果Qr＜Qx-T3或Qx+T3＜Qr，则与实施例5同样地对压缩系数sx进行修正，利用修正压缩系数csx进行第二次JPEG编码。
在其它情况下，与实施例4一样，将压缩数据直接送给记录装置10。
通过进行该处理，一定能使码量处于Qx±T3的范围内，提高了可控性。另外，如果采用以下的判断方式2，则一定能将码量控制在目标码量Qx以下，所以不会超出电子静态摄象机的记录装置10的存储容量。
(判断方式2)如果Qr＞Qx，则与实施例5同样地对压缩系数sx进行修正，利用修正压缩系数csx再次进行JPEG编码。
在其它情况下，与实施例4一样，将压缩数据直接送给记录装置10。
在该实施例中，根据第一次的JPEG编码数据的码量Qr，判断是否进行一次JPEG编码处理即可，还是修正压缩系数sx而进行2次JPEG编码处理。因此，能以对应于判断部42的判断方式的精度进行编码压缩而压缩成目标码量Qx。
另外，现有例要进行3次计算量非常大的JPEG编码处理，与此不同，在该实施例6中，只进行1次或2次JPEG编码处理，就具有能以对应于判断方式的精度进行编码控制的效果。
另外，在以上的实施例中，虽然说明了将本发明应用于电子静态摄象机的情况，但不限于此，本发明当然也能应用于包括压缩图象信息后变换成预定码量的可变长度码的图象编码装置之类的装置。例如能应用于进行所生成的可变长度码的存储/传送的图象存储/传送装置。作为图象存储/传送装置有读取并存储图象的扫描器、包括该扫描器的复印机、进行图象/视频的无线通信的便携式电视电话之类的图象/视频无线通信装置等。
权利要求
1.一种压缩图象信息后变换成预定码量的可变长度码的图象编码装置，其特征在于备有压缩上述图象信息、变换成固定长度码的固定长度编码装置(3)；存储由上述固定长度编码装置(3)生成的固定长度码的图象存储器(4)；根据从上述图象存储器(4)读出的固定长度码，估计将上述图象信息压缩成上述预定的码量的可变长度码用的压缩系数的压缩系数估计装置(6～9、30、31)；将从上述图象存储器(4)读出的固定长度码译码成上述图象信息的译码装置(5)；以及利用由上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)估计的压缩系数压缩由上述译码装置(5)译过码的图象信息，变换成预定的码量的可变长度码的可变长度编码装置(7)。
2.根据权利要求1所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)包括用第一预备压缩系数压缩从上述图象存储器(4)读出的固定长度码，变换成可变长度码的第一预备编码装置(6、7)；用与上述第一预备压缩系数不同的第二预备压缩系数压缩从上述图象存储器(4)读出的固定长度码，变换成可变长度码的第二预备编码装置(6、7)；测定由上述第一及第二预备编码装置(6、7)生成的可变长度码的码量的测定装置(8)；以及根据上述第一及第二预备压缩系数和上述测定装置(8)的测定结果，计算上述压缩系数的压缩系数计算装置(9)。
3.根据权利要求2所述的图象编码装置，其特征在于上述图象信息包含1帧的象素数据，上述固定长度编码装置(3)将上述图象信息分割成包含M×N个图象数据的多个象素块，对各象素块生成象素数据的平均值、象素数据的层次幅度指标及M×N个量化值，将上述图象信息变换成上述固定长度码，上述第一及第二预备编码装置(6、7)的每一个只压缩从上述图象存储器(4)读出的固定长度码中的上述图象数据的平均值。
4.根据权利要求3所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)还包括根据从上述图象存储器(4)读出的固定长度码中的上述象素数据的层次幅度指标及上述量化值两者中的至少一者，修正上述测定装置(8)的测定结果的修正装置(11)，上述压缩系数计算装置(9)根据由上述修正装置(11)修正过的上述测定装置(8)的测定结果，计算上述压缩系数。
5.根据权利要求2所述的图象编码装置，其特征在于上述图象信息包含1帧的象素数据，上述固定长度编码装置(3)将上述图象信息分割成包含M×N个图象数据的多个象素块，对各象素块生成象素数据的平均值、象素数据的层次幅度指标及M×N个量化值，将上述图象信息变换成上述固定长度码，上述第一及第二预备编码装置(6、7)的每一个只压缩从上述图象存储器(4)读出的固定长度码中的上述象素数据的层次幅度指标。
6.根据权利要求5所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)还包括根据从上述图象存储器(4)读出的固定长度码中的上述象素数据的平均值及上述量化值两者中的至少一者，修正上述测定装置(8)的测定结果的修正装置(21)，上述压缩系数计算装置(9)根据由上述修正装置(21)修正过的上述测定装置(8)的测定结果，计算上述压缩系数。
7.根据权利要求1所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)包括与在上述固定长度编码装置(3)生成的固定长度码数据相关联、存储多个典型的压缩系数与码量的关系的基本码量表存储装置(30)；以及根据从上述基本码量表存储装置(30)读出的上述多个压缩系数与码量的关系和从上述图象存储器(4)读出的固定长度码数据，计算上述压缩系数的压缩系数计算装置(31)。
8.根据权利要求7所述的图象编码装置，其特征在于上述图象信息包括1帧的象素数据，上述固定长度编码装置(3)将上述图象信息分割成包含M×N个象素数据的多个象素块，对各象素块生成象素数据的平均值、象素数据的层次幅度指标及M×N个量化值，将上述图象信息变换成上述固定长度码，上述基本码量表存储装置(30)利用由上述固定长度编码装置(3)对多个抽样图象的每一个进行编码时的固定长度码数据即层次幅度指标和由上述可变长度编码装置(7)编码时的压缩系数与码量的关系，存储与多个典型的层次幅度指标对应的压缩系数与码量的关系。
9.根据权利要求8所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)还包括计算从上述图象存储器读出的多个层次幅度指标的平均值的平均层次幅度指标计算装置(32)；从上述基本码量表存储装置(30)中存储的多个层次幅度指标中检测与由上述平均层次幅度指标计算装置(32)生成的平均层次幅度指标最接近的2个层次幅度指标的相邻层次幅度指标检测装置(33)；检测相对值的相对值检测装置(34)，上述相对值表示由上述平均层次幅度指标计算装置(32)计算的平均层次幅度指标相对于由上述相邻层次幅度指标检测装置(33)检测的2个相邻层次幅度指标为多大程度的值；以及根据上述相对值和上述基本码量表存储装置(30)中存储的压缩系数与码量的关系，估计现在处理的图象的压缩系数与码量的关系的码量表估计装置(35)，压缩系数计算装置(31)使用由上述码量表估计装置(35)估计的压缩系数与码量的关系，代替从上述基本码量表存储装置(30)读出的压缩系数与可变长度码量的关系，计算上述压缩系数。
10.根据权利要求7所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)还包括将从上述图象存储器(4)读出的固定长度码译码成图象信息的预备译码装置(5)；用由上述压缩系数计算装置(31)计算的压缩系数压缩由上述预备译码装置(5)生成的图象信息、变换成可变长度码的预备编码装置(7)；测定由上述预备编码装置(7)生成的可变长度码的码量的测定装置(8)；以及根据由上述测定装置(8)测定的码量，修正由上述压缩系数计算装置(31)生成的压缩系数的修正装置(40)，上述可变长度编码装置(7)利用由上述修正装置(40)修正过的压缩系数压缩上述图象信息。
11.根据权利要求10所述的图象编码装置，其特征在于上述修正装置(40)根据由上述测定装置(8)测定的码量和上述预定的码量的差分，修正压缩系数和码量的关系，根据该修正后的关系，再次估计压缩系数。
12.根据权利要求10所述的图象编码装置，其特征在于上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)还包括根据上述测定装置(8)的测定结果，判断由上述压缩系数计算装置(31)计算的压缩系数是否需要修正的判断装置(42)，上述修正装置(40)只有当由上述判断装置(42)断定需要修正时，才修正由上述压缩系数计算装置(31)计算的压缩系数，当由上述判断装置(42)断定不需要修正时，输出由上述预备编码装置(7)生成的可变长度码，以代替由上述可变长度编码装置(7)生成的可变长度码。
13.根据权利要求12所述的图象编码装置，其特征在于上述判断装置(42)在由上述测定装置(8)测定的码量在上述预定的码量规定的允许范围内时，便断定由上述压缩系数计算装置(31)计算的压缩系数不需要修正。
14.一种压缩图象信息后变换成预定码量的可变长度码的图象编码方法，其特征在于包括以下步骤压缩上述图象信息、变换成固定长度码的第一步骤；将在上述第一步骤中生成的固定长度码存入图象存储器(4)中的第二步骤；根据从上述图象存储器(4)读出的固定长度码，估计将上述图象信息压缩成上述预定的码量的可变长度码用的压缩系数的第三步骤；将从上述图象存储器(4)读出的固定长度码译码成上述图象信息的第四步骤；以及利用在上述第三步骤中估计的压缩系数压缩在上述第四步骤中译过码的图象信息，变换成上述预定的码量的可变长度码的第五步骤。
15.一种压缩图象信息后变换成预定码量的可变长度码、进行上述可变长度码的存储/传送的图象存储/传送装置，其特征在于备有压缩上述图象信息、变换成固定长度码的固定长度编码装置(3)；存储由上述固定长度编码装置(3)生成的固定长度码的图象存储器(4)；根据从上述图象存储器(4)读出的固定长度码，估计将上述图象信息压缩成上述预定的码量的可变长度码用的压缩系数的压缩系数估计装置(6～9、30、31)；将从上述图象存储器(4)读出的固定长度码译码成上述图象信息的译码装置(5)；以及利用由上述压缩系数估计装置(6～9、30、31)估计的压缩系数压缩由上述译码装置(5)译过码的图象信息，变换成上述预定的码量的可变长度码的可变长度编码装置(7)。
全文摘要
在电子静态摄象机中,压缩系数估计部(9)只使用从图像存储器(4)读出的FBTC压缩数据中的LA分量进行暂时压缩,根据其结果估计最佳压缩系数。其次JPEG编码器(7)用估计的压缩系数对从FBTC译码器(5)供给的图象数据进行JPEG压缩后送给记录装置(10)。与对图象数据直接进行暂时压缩的以往相比,能大幅度地缩短暂时压缩时间,而且图象存储器(4)的容量小也可以。
文档编号H03M7/40GK1195943SQ9810362
公开日1998年10月14日 申请日期1998年1月13日 优先权日1997年4月7日
发明者高桥利至, 的场成浩, 大桥伸一郎 申请人:三菱电机株式会社