JP2007020010A - Image encoder and method of encoding image, and image decoder and method of decoding image - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像の符号化及び復号を行う技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for encoding and decoding an image.
静止画の符号化及び復号化を行う技術として、従来よりJPEG(Joint Photographic Expert Group)方式が広く利用されている。また最近、新たにJPEG2000(以下J2Kと略す)が標準化された。図4は、J2Kにおける符号化処理の概要を示すブロック図である。図中、41は前処理部、42はウェーブレット変換部、43は量子化部、44はEBCOT部、45は後処理部である。前処理部41ではDCレベルシフト、カラー変換、タイル分割などの処理を適宜行い、ウェーブレット変換部42において離散ウェーブレット変換を行う。このウェーブレット変換により生成された係数を量子化部43で量子化する。この量子化部43の処理はオプションである。その後、EBCOT部44において、ビットモデリング及び算術符号化によるエントロピー符号化を行う。このEBCOT(Embedded Block Coding with Optimized Truncation)がJ2Kの特徴でもある。最後にレート制御やビットストリーム生成などの処理を後処理部45で行い、符号化された画像を得る。
As a technique for encoding and decoding still images, a JPEG (Joint Photographic Expert Group) method has been widely used. Recently, JPEG2000 (hereinafter abbreviated as J2K) has been newly standardized. FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the encoding process in J2K. In the figure, 41 is a pre-processing unit, 42 is a wavelet transform unit, 43 is a quantization unit, 44 is an EBCOT unit, and 45 is a post-processing unit. The preprocessing unit 41 appropriately performs processing such as DC level shift, color conversion, and tile division, and the
このJ2KはJPEGと異なり、シームレスに可逆符号化と非可逆符号化を実現し、また高画質で高圧縮率を実現している。しかし、上述のようにJ2Kは、原理的に直交変換符号化のひとつであるウェーブレット変換を行うため、文字、グラフィクス画像に多く含まれる理想的なエッジの圧縮には不向きであり、可逆圧縮性能が悪いという問題がある。 Unlike JPEG, J2K seamlessly realizes lossless encoding and lossy encoding, and realizes high image quality and a high compression rate. However, as described above, since J2K performs wavelet transform, which is one of orthogonal transform coding, in principle, it is not suitable for compression of ideal edges included in many characters and graphics images, and has lossless compression performance. There is a problem of being bad.
例えば特許文献1においては、画像をブロックに分割し、ブロック内に文字が存在するか否かを判定し、文字が存在した場合は可逆符号化を行い、文字が存在しない場合は直交変換符号化を行っている。これによって、文字などの再現性を向上させ、また圧縮率も高めることができる。同様に、文字やグラフィックスと写真などの画像を分離して、それぞれに適した符号化方式を用いて符号化する技術がJ2K part6(以下MRC:Mixed Raster Content)として標準化されつつある。この方式によって、文字・グラフィクス画像の可逆圧縮率を高められる可能性がある。しかし、これらの方式では、各々のプレーンに適した符号化方式を適用するため、装置規模が増大するという問題がある。
For example, in
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、画像の可逆圧縮性能を向上させ、高画質、高圧縮率で圧縮可能な画像符号化装置画像符号化方法と、対応する画像復号化装置及び画像復号化方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances. An image encoding apparatus that can improve the lossless compression performance of an image, and that can be compressed with high image quality and a high compression rate, and a corresponding image decoding apparatus. It is another object of the present invention to provide an image decoding method.
本発明は、入力された画像の各画素について予測処理を行い、その予測結果に対してEBCOT方式により符号化することを特徴とするものである。このEBCOT方式はJ2Kの中で用いられている方式であり、JPEG2000符号化手段に対してバイパスモードを指示することによって、J2KのEBCOTより前の処理をバイパスしてEBCOT以降の処理を行わせることができる。 The present invention is characterized in that a prediction process is performed on each pixel of an input image, and the prediction result is encoded by the EBCOT method. This EBCOT method is a method used in J2K. By instructing the bypass mode to the JPEG2000 encoding means, the processing before J2K EBCOT is bypassed and the processing after EBCOT is performed. Can do.
また、JPEG2000符号化手段を設けて、通常のJ2Kによる符号化と、予測処理の後にJ2KのバイパスモードによるEBCOT以降の処理を実行することによる符号化とを、外部から切替可能に構成することができる。例えば文字やグラフィックス画像(領域)については予測処理及びEBCOT以降の処理を実行して符号化し、それ以外の画像(領域)についてはJ2Kにより符号化することができる。 Further, JPEG2000 encoding means may be provided so that normal J2K encoding and encoding by executing processing after EBCOT in J2K bypass mode after prediction processing can be switched from the outside. it can. For example, a character and a graphics image (region) can be encoded by executing prediction processing and processing after EBCOT, and other images (region) can be encoded by J2K.
また本発明は、上述のようにして予測処理を行った後にEBCOT方式により符号化された符号データについて、まずEBCOT方式により復号し、復号したデータに対して逆予測処理を行い、元の画像を復元することを特徴とするものである。このEBCOT方式による復号も、J2Kの復号時に用いられている方式であり、JPEG2000復号化手段に対してバイパスモードを指示することによって、J2KのEBCOTより後の処理をバイパスし、EBCOTまでの処理を行わせることができる。 In the present invention, the encoded data encoded by the EBCOT method after performing the prediction process as described above is first decoded by the EBCOT method, and the inverse prediction process is performed on the decoded data, and the original image is converted. It is characterized by restoring. This EBCOT decoding is also used for J2K decoding. By instructing the JPEG2000 decoding means to bypass mode, the processing after J2K EBCOT is bypassed, and the processing up to EBCOT is performed. Can be done.
符号化時と同様に、JPEG2000復号化手段を設けておき、通常のJ2Kによる復号化と、J2KのバイパスモードによるEBCOT以降の処理を実行後に予測処理を行う復号化とを、入力された符号データに応じて切り替えるように構成することができる。 As in the case of encoding, JPEG2000 decoding means is provided, and normal J2K decoding and decoding for performing prediction processing after executing EBCOT and subsequent processing in J2K bypass mode are input code data. It can be configured to switch depending on
本発明によれば、予測処理を行ってEBCOT方式による符号化を行うので、J2Kでは不向きであった文字やグラフィックス画像の可逆圧縮についても、大幅に圧縮率を向上させることができるという効果がある。また、予測手段または逆予測手段を設けるだけで、JPEG2000符号化手段またはJPEG2000復号化手段をそのまま用いて符号化または復号することができる。さらに、JPEG2000符号化手段またはJPEG2000復号化手段を設けておけば、通常のJ2Kによる符号化及び復号と、予測処理及びEBCOTによる符号化及び復号とを適宜切り替えて利用することができ、符号化する画像などに応じて使い分けることが可能になる。 According to the present invention, since the prediction process is performed and the encoding is performed by the EBCOT method, the compression rate can be greatly improved even for the lossless compression of characters and graphics images that are unsuitable in J2K. is there. Further, only by providing the predicting means or the inverse predicting means, encoding or decoding can be performed using the JPEG2000 encoding means or the JPEG2000 decoding means as they are. Furthermore, if JPEG2000 encoding means or JPEG2000 decoding means is provided, normal J2K encoding and decoding and prediction processing and encoding and decoding by EBCOT can be switched appropriately and used for encoding. It can be used properly according to the image.
図1は、本発明の実施の一形態における符号化の構成例を示すブロック図である。図中、11は予測部、12はJPEG2000符号化部、13は制御部である。予測部11は、入力された画像の各画素について予測処理を行う。予測方法は任意である。この予測部11としては、例えばJPEG−LSの予測器やPNG、DPCMなど、既存の予測符号化方式のソースコーダを適用することができる。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of encoding according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is a prediction unit, 12 is a JPEG2000 encoding unit, and 13 is a control unit. The
JPEG2000符号化部12は、例えば図4に概要を示した構成を有しており、J2Kに従って画像の符号化を行う。またJ2Kでは図4における量子化部43までの処理をバイパスし、EBCOT部44以降の処理により符号化を行うバイパスモードが規定されており、このバイパスモードによる動作も可能である。
The
制御部13は、外部からの切替信号に応じて、符号化の処理を切り替える制御を行う。入力される画像に対してJ2Kによる符号化を行う場合には、予測部11をバイパスしてJPEG2000符号化部12で符号化の処理を行うように制御する。また、切替信号により切り替えられて予測部11を用いる場合には、入力される画像を予測部11に入力して予測処理を行わせ、また、JPEG2000符号化部12に対してバイパスモードによる動作を指示して、予測処理後のデータに対してEBCOT部44以降の符号化処理を行わせる。
The
JPEG2000符号化部12によってJ2K方式での符号化を行った場合には、図4でも示したように直交変換符号化方式の一つである離散ウェーブレット変換を行うため、文字やグラフィックス画像など、エッジを保存したい画像で可逆圧縮を行うと圧縮率が低下して符号量が多くなってしまう。本発明では、このような画像については切替信号により予測部11及びEBCOT方式を用いるように切り替えることによって、直交変換符号化を行わずに予測処理(予測符号化のソースコーダによる処理)を行うことで、可逆性を維持したまま符号量を抑え、圧縮率を向上させることができる。
When JPEG 2000 encoding is performed by the
J2K方式と予測及びEBCOTによる本発明の符号化方式との切り替えは、例えば画像毎に行うほか、別途、画像の領域認識手段を設け、画像中の領域毎に行ってもよい。いずれの符号化方式を利用したかは、別途情報を残しておくほか、符号データのヘッダ部に含めておいたり、ファイル名の拡張子によって識別可能にしておいてもよい。あるいは、符号化すべき画像データの一部のビットを切り替え情報として用い、予測部11からJPEG2000符号化部12に予測結果を入力する際に切り替え情報を付加するように構成してもよい。
Switching between the J2K method and the encoding method according to the present invention using prediction and EBCOT may be performed for each region in the image by separately providing image region recognition means, for example, for each image. Which encoding method is used may be left separately, may be included in the header portion of the code data, or may be identified by the extension of the file name. Alternatively, a part of the bits of the image data to be encoded may be used as switching information, and the switching information may be added when a prediction result is input from the
なお、図1に示す構成例ではJPEG2000符号化部12をそのまま用い、制御部13で動作を切り替えるように構成しているが、常に予測部11で予測した結果をJPEG2000符号化部12のバイパスモードで符号化する場合には、JPEG2000符号化部12のうち図4に示したEBCOT部44以降の構成のみを搭載して、予測部11の予測結果をEBCOT部44に入力するように構成すればよい。
In the configuration example shown in FIG. 1, the
図2は、本発明の実施の一形態における復号時の構成例を示すブロック図である。図中、21はJPEG2000復号化部、22は逆予測部、23は制御部である。JPEG2000復号化部21は、J2Kに従って符号データの復号を行う。またJ2Kの規定に従い、バイパスモードとしてEBCOTの処理までを行って、その後の処理をバイパスする動作も可能である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example at the time of decoding in the embodiment of the present invention. In the figure, 21 is a JPEG2000 decoding unit, 22 is an inverse prediction unit, and 23 is a control unit. The
逆予測部22は、JPEG2000復号化部21をバイパスモードで動作させたときの出力に対して逆予測処理を行い、元の画像を復元する。逆予測処理は、符号化時の予測処理に対応した処理を行うことになる。
The
制御部13は、入力された符号データがJPEG2000により符号化されたものであれば、JPEG2000復号化部21により復号して元の画像を得るように制御し、入力された符号データが予測処理を行った後にEBCOT方式により符号化された符号データの場合には、JPEG2000復号化部21に対してバイパスモードを指示して復号を行わせ、その結果を逆予測部22で逆予測処理して元の画像を得るように制御する。
If the input code data is encoded by JPEG2000, the
なお、いずれの処理を選択するかは、例えば符号化時に符号化方式に関する情報を符号データのファイル名やその拡張子、あるいはファイルのヘッダ部などから取得したり、符号化方式に関する情報が別途存在するのであれば、その情報を取得すればよい。また、符号データ中に存在する場合には、JPEG2000復号化部21をバイパスモードで動作させてデータを取り出し、その特定のビットを参照することにより符号化方式を切り替えてもよい。もちろん、外部から復号方式を切り替えるように構成してもよい。
Which process is selected depends on, for example, obtaining information about the encoding method at the time of encoding from the file name of the encoded data, its extension, the header of the file, etc. If so, that information can be obtained. Further, if it exists in the code data, the
このような構成によって、図1に示した構成により符号化された符号データを、その符号化方式(J2K方式か、あるいは予測処理後にEBCOT方式により符号化したか)を切り替えて、元の画像を復元することができる。このとき、予測処理後にEBCOT方式により符号化してあれば、可逆圧縮であることから文字やグラフィックス画像等も忠実に再現することができるとともに、少ない符号量の符号データから画像を再現することができる。 With such a configuration, the code data encoded by the configuration shown in FIG. 1 is switched in its encoding method (whether it is encoded by the J2K method or the EBCOT method after the prediction process), and the original image is changed. Can be restored. At this time, if the encoding is performed by the EBCOT method after the prediction process, it is possible to reproduce characters and graphics images faithfully because of lossless compression, and to reproduce an image from code data with a small code amount. it can.
なお、予測結果をJPEG2000符号化部12のバイパスモードで符号化した符号データを復号するだけであれば、JPEG2000復号化部21のうちEBCOT部までの構成のみを搭載して、EBCOT部からの出力を逆予測部22で逆予測するように構成すればよい。
If only the encoded data obtained by encoding the prediction result in the bypass mode of the
図3は、本発明の応用例を示すブロック図である。図中、31はデコンポーザ、32は符号化部、33は画像蓄積部、34は復号化部、35は画像出力部、36は圧縮伸張制御部である。この例ではプリンタにおいて、内部で画像を符号化して画像蓄積部33に一時保存し、その後復号して画像出力部35で画像を形成する場合の例を示している。なお、符号化部32は図1に示した本発明の構成を、また復号化部34は図2に示した本発明の構成を、それぞれ有している。
FIG. 3 is a block diagram showing an application example of the present invention. In the figure, 31 is a decomposer, 32 is an encoding unit, 33 is an image storage unit, 34 is a decoding unit, 35 is an image output unit, and 36 is a compression / decompression control unit. In this example, an example in which an image is internally encoded and temporarily stored in the
デコンポーザ31は、例えばPDL(Print Description Language)により記述されたデータ(PDLデータ)を受け取り、描画命令に従って画像を描画する処理を行う。描画処理の際に、描画した画像が文字やグラフィックが多い画像であるか、写真などが多い画像であるかを判別し、切替信号を圧縮伸張制御部36に出力する。また、描画した画像を符号化部32に出力する。
The
画像蓄積部33は、符号化部32で符号化された符号データを蓄積する。
The
圧縮伸張制御部36は、符号化部32の制御部と復号化部34の制御部の機能を有しており、デコンポーザ31からの切替信号に応じて符号化部32及び復号化部34の動作を制御する。
The compression /
以下、簡単に動作の概要を説明する。PDLデータがデコンポーザ31に入力されると、デコンポーザ31はPDLデータに従って描画処理を行う。このとき、描画した画像が文字やグラフィック画像であるのか、あるいはそれ以外の、例えば写真などのラスタデータを含む画像であるのかを判断する。もちろん、この判断手法は任意であり、J2Kで符号化するのが適当か、あるいは予測処理を行ってJ2KのEBCOT以降の処理により符号化するのか適当かを判断できればよい。この判断結果が切替信号として圧縮伸張制御部36に渡される。
The outline of the operation will be briefly described below. When the PDL data is input to the
圧縮伸張制御部36は、デコンポーザ31からの切替信号を受け取って、符号化部32の設定を行う。切替信号が、例えば符号化の対象が文字やグラフィック画像等、予測処理とJ2KのEBCOT以降の処理により符号化することが指示された場合には、圧縮伸張制御部36は符号化部32の予測部を動作させるとともにJPEG2000符号化部をバイパスモードで動作させるように設定する。
The compression /
そして、デコンポーザ31は描画処理した画像を符号化部32に入力する。符号化部32では、入力された画像を予測部で予測処理し、その予測結果をJPEG2000符号化部のEBCOT部以降の処理により符号化する。符号データは画像蓄積部33に格納される。このとき、当該符号データが予測処理及びEBCOT以降の処理により符号化されたものであることを、符号データに対応づけて画像蓄積部33に格納し、あるいは符号データ中に含めておく。
Then, the
切替信号が、例えば文字やグラフィック画像以外であるなど、J2Kによる符号化を指示している場合には、圧縮伸張制御部36は符号化部32の予測部をバイパスし、JPEG2000符号化部が通常のモードで動作するように設定する。そして、デコンポーザ31は描画処理した画像を符号化部32に入力し、当該画像は符号化部32のJPEG2000符号化部によりJ2K方式で符号化される。符号データは画像蓄積部33に格納される。このとき、当該符号データがJ2K方式により符号化されたものであることを、符号データに対応づけて画像蓄積部33に格納し、あるいは符号データ中に含めておく。あるいは。このような情報を付加しないことにより予測処理及びEBCOTによる符号化した符号データと区別してもよい。
When the switching signal indicates a J2K encoding, for example, other than a character or graphic image, the compression /
画像出力部35の準備が整うと、画像蓄積部33に蓄積される符号データを復号化部34で復号し、画像出力部35へ供給する。このとき、圧縮伸張制御部36は符号データに応じて復号化部34の設定を行う。すなわち、符号データが符号化部32で予測処理及びEBCOTで符号化されたものである場合には、圧縮伸張制御部36は復号化部34のJPEG2000復号化部をバイパスモードで動作させ、その出力を逆予測部で逆予測処理させるように設定する。そして、画像蓄積部33から符号データを読み出し、復号化部34のJPEG2000復号化部でEBCOTまでの復号処理を行って逆予測部で逆予測処理を行う。逆予測処理で得られた画像は、図示しないその他の処理を施した後、画像出力部35において画像の形成に用いられる。
When the
符号データがJ2K方式により符号化されたものである場合には、圧縮伸張制御部36は復号化部34のJPEG2000復号化部を通常のモードで動作させ、逆予測部をバイパスするように設定する。そして、画像蓄積部33から符号データを読み出し、復号化部34のJPEG2000復号化部で復号処理を行って元の画像を得る。なお逆予測部はバイパスされ、JPEG2000復号化部で復号された画像が出力される。得られた画像は、図示しないその他の処理を施した後、画像出力部35において画像の形成に用いられる。
When the encoded data is encoded by the J2K system, the compression /
このようにして、デコンポーザ31で描画した画像に応じて符号化処理を切り替えるので、それぞれの画像に最適な符号か処理が施され、符号量を抑えることができる。従って画像蓄積部33に蓄積される符号データのデータ量が減少するため、画像蓄積部33の容量を抑え、あるいは、より多くの画像を画像蓄積部33に蓄積することができる。また、J2Kの符号化部及び復号化部をそのまま用い、予測部及び逆予測部を追加するだけで符号量を抑えることができる。
In this way, since the encoding process is switched according to the image drawn by the
なお、上述の説明では符号化部32で符号化して画像蓄積部33に蓄積するまでと、画像蓄積部33から符号データを取り出して復号化部34で復号し、画像出力部35に送るまでとを別々に説明している。このように両者を別々に動作させるほか、画像蓄積部33をタイミング調整のためのバッファとして用いることもできる。この場合、圧縮伸張制御部36はデコンポーザ31からの切替信号により符号化部32とともに復号化部34についても設定を行っておき、一連の処理を行うように構成することもできる。
In the above description, until encoding is performed by the
もちろん、上述のようなプリンタへの応用に限らず、通信時に符号化して送信し、受信側で復号して画像を得るような用途や、符号化して保存しておき、利用する際に復号するといった用途など、種々の用途への適用が可能である。 Of course, it is not limited to the application to the printer as described above, but is used for encoding and transmitting at the time of communication and decoding on the receiving side to obtain an image, or encoding and saving, and decoding when used The present invention can be applied to various uses.
11…予測部、12…JPEG2000符号化部、13…制御部、21…JPEG2000復号化部、22…逆予測部、23…制御部、31…デコンポーザ、32…符号化部、33…画像蓄積部、34…復号化部、35…画像出力部、36…圧縮伸張制御部、41…前処理部、42…ウェーブレット変換部、43…量子化部、44…EBCOT部、45…後処理部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
If the input code data is encoded by the JPEG2000 system, the code data is decoded by the JPEG2000 decoding means, and the input code data is encoded by the EBCOT system after performing the prediction process In such a case, the image decoding method is characterized in that the control means controls the reverse prediction process by the reverse prediction means after the JPEG2000 decoding means performs decoding in the bypass mode.
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