JP4255071B2 - Pixel value selection type encoding device and decoding device of interest - Google Patents

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Description

本発明はディジタル画像処理の分野に属し、特にCT画像の効率符号化を実現するのに好適な注目画素値選択型の符号化装置および復号装置に関するものである。   The present invention belongs to the field of digital image processing, and particularly relates to a target pixel value selection type encoding apparatus and decoding apparatus suitable for realizing efficient encoding of CT images.

CT画像データでは、画素値が放射線の吸収係数を表しているため、部位や臓器により、画素値がある程度決まっている。CT画像を用いて画像診断する際は、医師が注目する部位や臓器を読み取るために、特定のCT値を持つ部分のみが輝度階調を持って表示されるようビューアにて画素値から表示輝度値への階調変換を行って表示する。一般の表示系の輝度階調は1コンポーネントあたり8bit精度なので、16または12bitのCT値を8bitに階調変換して表示することになる。   In CT image data, since the pixel value represents the absorption coefficient of radiation, the pixel value is determined to some extent depending on the part or organ. When performing image diagnosis using CT images, the display brightness from the pixel value is displayed in the viewer so that only the part with a specific CT value is displayed with luminance gradation in order to read the part or organ that the doctor is interested in Display with gradation conversion to value. Since the luminance gradation of a general display system is an 8-bit accuracy per component, the 16-bit or CT-value CT is converted into a 8-bit gradation and displayed.

一般に下記の式(1)により画素データ中の画素値p(x、y)と表示輝度値I(x、y)とを線形的に対応付けて表示を行う。ある画素の画素値があるウィンドウ(以降「表示ウィンドウ」とする)内に入る場合のみ、8bitの輝度階調を持って表示される。
I(x、y)=0 :p(x、y)≦wmin
=255(p(x、y)−wmin)/(wmax−wmin
:wmin≦p(x、y)<wmax
=255 :wmax<p(x、y)
・・・・・・・・式(1)
In general, display is performed by linearly associating the pixel value p (x, y) in the pixel data with the display luminance value I (x, y) by the following equation (1). Only when a pixel value of a certain pixel enters a window (hereinafter referred to as a “display window”), it is displayed with an 8-bit luminance gradation.
I (x, y) = 0: p (x, y) ≦ w min
= 255 (p (x, y ) -w min) / (w max -w min)
: W min ≦ p (x, y) <w max
= 255: w max <p (x, y)
... Formula (1)

一般に上記表示ウィンドウはウィンドウの幅W(>0)とウィンドウ中心Lで表され、ウィンドウの上限および下限はそれぞれ、wmin=L−W/2,wmax=L+W/2として計算される。図13に、式(1)により決定される画素値と表示輝度値の関係を示す。また、撮影された画像はある程度注目する臓器が決まっているため、注目する画素値のウィンドウをある程度特定することが可能である。 Generally, the display window is represented by the window width W (> 0) and the window center L, and the upper and lower limits of the window are calculated as w min = L−W / 2 and w max = L + W / 2, respectively. FIG. 13 shows the relationship between the pixel value determined by equation (1) and the display luminance value. In addition, since the organ to be noted is determined to some extent in the captured image, it is possible to specify the window of the pixel value to be noted to some extent.

なお、信号を変換係数に分解し、送信する変換データと送信しない変換データとを区別するためのマスクデータを作ること、および該変換係数を階層的に順序付けるようにすることが、特許文献1に開示されている。   Patent Document 1 discloses that a signal is decomposed into conversion coefficients, mask data for distinguishing between conversion data to be transmitted and conversion data not to be transmitted is generated, and the conversion coefficients are hierarchically ordered. Is disclosed.

また、ROIを包含する領域の画像をその周囲の画像より高画質に符号化する画像処理装置は、特許文献2に開示されている。
特表2001−513608号公報 特開2002−135782号公報
Further, Patent Document 2 discloses an image processing apparatus that encodes an image of a region including ROI with higher image quality than surrounding images.
JP-T-2001-513608 JP 2002-135782 A

一方、CTは一度の撮影で発生する画像の数が大量であり、蓄積や伝送を考えた場合、現在の符号化方式よりもより高効率な符号化が望まれている。画像中の特定部位など、画像診断の際に重要となる部分を優先的に符号化するROI(Region of Interest)という考え方がある。このROIの問題は、該ROIをどのように特定するかということである。   On the other hand, CT has a large number of images that are generated at one time, and in consideration of accumulation and transmission, more efficient encoding is desired than the current encoding method. There is a concept called ROI (Region of Interest) that preferentially encodes an important part in image diagnosis such as a specific part in an image. The problem with this ROI is how to identify it.

これに対しては医師が自ら指定する方法や画像自動認識技術を利用するなどの方法が考えられるが、画像の空間的な領域を選択する以上、領域特定方法の精度の問題がある。すなわち、該ROIの中には、画像診断には必要のない部分がある程度の割合で含まれることになる。   For this, a method that a doctor designates himself or a method using an automatic image recognition technique is conceivable. However, as long as a spatial region of an image is selected, there is a problem of accuracy of the region specifying method. That is, the ROI includes a portion that is not necessary for image diagnosis at a certain rate.

一方、符号化効率の改善を目的として、医師が画像診断の際に用いた、ビット精度を8bitに落とした表示階調画像のみを符号化、保存しておくことで、蓄積量を大幅に低減できることが予想できる。しかしこのような手法では、符号化画像は固定階調でしか復号表示できないため、後日別の医師が階調を変換して表示したいというニーズに対応できない。また、当然完全にもとのビット精度(12または16ビット)の画像に戻すことは不可能である。   On the other hand, for the purpose of improving coding efficiency, only the display gradation image with the bit accuracy reduced to 8 bits, which was used by doctors for image diagnosis, is encoded and stored, greatly reducing the amount of storage. I can expect to do it. However, with such a method, since the encoded image can be decoded and displayed only at a fixed gradation, it is not possible to meet the need for another doctor to convert the gradation and display it later. Of course, it is impossible to return to an image with a complete bit accuracy (12 or 16 bits).

本発明は、前記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要のある画素に対してのみ高精度の符号化を行うことができ、蓄積量を低減できる注目画素値選択型符号化装置を提供することにある。また、他の目的は、高階調CT画像のビット精度を落とすことなく画像符号化を行うことができる注目画素値選択型符号化装置を提供することにある。また、他の目的は、該符号化装置で符号化されたデータを元のビット精度まで戻すことができる復号装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional technology, and an object of the present invention is to select a pixel value of interest that can perform high-precision encoding only for necessary pixels and reduce the accumulation amount. It is to provide an encoding device. Another object is to provide a pixel value selection type encoding device that can perform image encoding without reducing the bit accuracy of a high gradation CT image. Another object of the present invention is to provide a decoding device that can return the data encoded by the encoding device to the original bit accuracy.

前記した目的を達成するために、本発明は、画像データの画素の配列に対して周波数変換を施す周波数変換部と、該画像データの各画素に対して画素値がある範囲内に存在するかどうかを判定する注目画素値判定部と、該注目画素値判定部により判定された前記範囲内および範囲外を区別するマスク情報に対して、前記周波数変換と同様の周波数変換を施す形状変換部と、前記周波数変換されたマスク情報をもとに、前記周波数変換部から出力された変換係数のうちの選択された係数に、指定された量子化比率に基づく精度の量子化を行う部分量子化部と、該部分量子化部より得られた量子化変換係数を符号化するエントロピー符号化部と、該エントロピー符号化部により符号化されたデータ、前記周波数変換されたマスク情報および前記量子化比率を含むデータをファイル化するファイル生成部とを具備した点に第1の特徴がある。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a frequency conversion unit that performs frequency conversion on an array of pixels of image data, and whether a pixel value exists within a certain range for each pixel of the image data. A target pixel value determination unit that determines whether or not , and a shape conversion unit that performs frequency conversion similar to the frequency conversion on the mask information that distinguishes between the inside and outside of the range determined by the target pixel value determination unit; A partial quantization unit that performs quantization based on a specified quantization ratio on a selected coefficient among transform coefficients output from the frequency conversion unit based on the frequency-transformed mask information An entropy encoding unit that encodes the quantized transform coefficient obtained from the partial quantization unit, data encoded by the entropy encoding unit, the frequency-converted mask information, and the amount There is a first feature data including a reduction ratio that has and a file generation unit for filing.

また、前記周波数変換されたマスク情報をもとに、前記量子化部から出力された量子化変換係数のうちの選択された特定の係数を重要ビット側にシフトする部分シフト部と、符号化の対象となる量子化変換係数群をビットプレーンに分割し、該ビットプレーンをさらに細かく分割して階層的に符号器を行うビットプレーン符号化部とを備えた点に第の特徴がある。 Further, based on the mask information subjected to frequency conversion, a partial shift unit that shifts a selected specific coefficient among the quantized transform coefficients output from the quantization unit to the significant bit side, and an encoding A second feature is that a target quantized transform coefficient group is divided into bit planes, and further includes a bit plane encoding unit that further divides the bit planes and performs hierarchical encoding.

また、前記部分シフト部は、前記選択された係数のシフト量を、本来の係数のダイナミックレンジ以上の値とし、前記ファイル生成部がファイル化するデータには、前記マスク情報を含まないようにした点に第の特徴がある。 Further, the partial shift unit sets the shift amount of the selected coefficient to a value greater than or equal to the dynamic range of the original coefficient, and the data generated by the file generation unit does not include the mask information. The point has the third feature.

さらに、復号装置において、符号化ビット列をビットプレーン復号するビットプレーン復号部と、該ビットプレーン復号部により再生された量子化変換係数より、形状変換マスクを再生する形状変換マスク再生部と、該形状変換マスク再生部により再生された形状変換マスクを用いて、特定された係数の逆シフトを行う逆部分シフト部とを具備した点に第の特徴がある。 Further, in the decoding apparatus, a bit plane decoding unit that performs bit plane decoding of the encoded bit string, a shape conversion mask reproduction unit that reproduces a shape conversion mask from the quantized transform coefficient reproduced by the bit plane decoding unit, and the shape A fourth feature is that an inverse partial shift unit that performs inverse shift of the identified coefficient using the shape conversion mask reproduced by the transformation mask reproduction unit is provided.

請求項1〜の発明によれば、例えば画像診断などに必要のある部分(例えば、骨や臓器など)の画素に対してのみ高精度の符号化を行うことができるようになる。換言すれば、例えば画像診断などに必要のない部分(例えば、骨や臓器などの周辺部分)の画素に対しては、完全に高精度の符号化は行われなくなる。このため、高効率な符号化が実現される。また、該高精度の符号化を、高階調CT画像のLOI内部の画素を高品質に保ったまま行うことができるようになる。 According to the first to third aspects of the invention, for example, it is possible to perform highly accurate encoding only on a pixel of a portion (for example, a bone or an organ) necessary for image diagnosis or the like. In other words, for example, pixels with a portion that is not necessary for image diagnosis (for example, peripheral portions such as bones and organs) are not completely accurately encoded. For this reason, highly efficient encoding is implement | achieved. In addition, the highly accurate encoding can be performed while maintaining the pixels inside the LOI of the high gradation CT image with high quality.

また、画素に対しては高精度の符号化、それ以外の画素に関しては高圧縮の符号化を行うことにより、注目表示ウィンドウの画質を落とすことなく圧縮データサイズを小さくし、全体として符号化効率を改善することができる。   In addition, by performing high-precision encoding for pixels and high-compression encoding for other pixels, the compressed data size is reduced without degrading the image quality of the display window of interest, and the overall coding efficiency Can be improved.

また、画像診断の際に重要となる部分等の必要な注目画素のみを、優先的に高精度の符号化ができ、必要のない部分は一切高精度の符号化はされなくなる。   In addition, it is possible to preferentially encode only a necessary target pixel such as an important part in the image diagnosis with high precision, and an unnecessary part is not subjected to high precision encoding at all.

また、請求項の発明によれば、形状変換マスクを自分自身で再生することができる。 According to the inventions of claims 4 and 5 , the shape conversion mask can be reproduced by itself.

以下に、本発明を図面を参照して説明する。本発明は、従来のROIのように特定の領域に存在する画素を優先的に高精度で符号化するのではなく、特定の画素値または輝度を有する画素を優先的に高精度で符号化するLOI(LOI;Level of Interest)という全く新しい考え方を提案するものである。なお、該LOIは、特定の“輝度範囲”を意味する。   The present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention preferentially encodes a pixel having a specific pixel value or luminance with high accuracy instead of preferentially encoding a pixel existing in a specific region as in the conventional ROI. It proposes a completely new concept of LOI (LOI; Level of Interest). The LOI means a specific “luminance range”.

図1は、本発明の第1実施形態の注目画素値領域選択型符号化装置(以下、LOI符号化器と記す)の要部の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a target pixel value region selection type encoding device (hereinafter referred to as a LOI encoder) according to a first embodiment of the present invention.

注目画素値判定部(以下、LOI判定部と記す)1には、幅W、中心画素値Lが入力され、LOIウィンドウが形成される。また、部分量子化部2およびファイル生成部4には、量子化比率が設定される。   A width W and a central pixel value L are input to a target pixel value determination unit (hereinafter referred to as a LOI determination unit) 1 to form a LOI window. Also, a quantization ratio is set in the partial quantization unit 2 and the file generation unit 4.

CT画像データaが入力してくると、該画像データaはLOI判定部1および部分量子化部2に入力する。LOI判定部1は、該画像データaからLOIウィンドウに含まれる注目画素を決定する。ここでは、下式によりLOIウィンドウに含まれる画素の位置(x、y)を表すLOIマスク情報M(x、y)が作成される。
M(x、y)=1 :wmin≦p(x、y)≦wmax
=0 :上記以外
上記マスク情報M(x、y)は部分量子化部に送られる。
When CT image data a is input, the image data a is input to the LOI determination unit 1 and the partial quantization unit 2. The LOI determination unit 1 determines a target pixel included in the LOI window from the image data a. Here, LOI mask information M (x, y) representing the position (x, y) of a pixel included in the LOI window is created by the following equation.
M (x, y) = 1: w min ≦ p (x, y) ≦ w max
= 0: Other than the above The mask information M (x, y) is sent to the partial quantization unit.

前記部分量子化部2は、該マスク情報M(x、y)によりLOIウィンドウに含まれると判定された画素に対しては高精度の量子化、それ以外の画素にはい量子化を行う。このため、LOIの中には画像診断には必要のない部分が全く含まれないことになる。 The partial quantization unit 2, the quantization precision, performs quantization have coarse in the other pixels with respect to the mask information M (x, y) by determining pixel to be included in the LOI window . For this reason, the L OI does not include any part that is not necessary for image diagnosis.

この量子化の度合いは、外部から量子化比率として入力が可能である。例えば、前記量子化比率を(2/4)にして、LOIウィンドウに含まれると判定された画素qに対しては量子化ステップ幅を小さく、逆に含まれないと判定された画素rに対しては量子化ステップ幅を大きく(例えば、2倍に)する。これにより、例えば前記画素qに対しては、画素rに対して行う量子化よりも2倍精度の高い量子化を行うことができるようになる。このため、LOIウィンドウに含まれる画素qは、高階調CT画像の高品質を保ったまま量子化される。なお、前記LOIマスクを上式のように2値ではなく、3値以上にすることにより(図2参照)、多段階の量子化精度を設定することも可能となる。   The degree of quantization can be input as a quantization ratio from the outside. For example, when the quantization ratio is (2/4), the quantization step width is reduced for the pixel q determined to be included in the LOI window, and conversely for the pixel r determined not to be included. For example, the quantization step width is increased (for example, doubled). As a result, for example, the pixel q can be quantized with higher accuracy than the quantization performed on the pixel r. Therefore, the pixel q included in the LOI window is quantized while maintaining the high quality of the high gradation CT image. Note that by setting the LOI mask to three or more values instead of binary values as in the above equation (see FIG. 2), it is possible to set multistage quantization accuracy.

量子化により得られた量子化変換係数bは、エントロピー符号化部3において符号化される。該エントロピー符号化部3から出力された符号化ビット列cは、ファイル生成部4に送られる。該ファイル生成部4は、該符号化ビット列cをマスク情報および量子化比率とともにファイル化し、符号化ファイルdとして出力する。   The quantized transform coefficient b obtained by the quantization is encoded by the entropy encoding unit 3. The encoded bit string c output from the entropy encoding unit 3 is sent to the file generation unit 4. The file generation unit 4 converts the encoded bit string c into a file together with mask information and a quantization ratio, and outputs the file as an encoded file d.

この符号化ファイルを保存しておくことで、蓄積量を大幅に低減できる。また、後述の復号器(図3)で復号すると、注目領域(LOI)の画像に対しては元のビット精度の画像にまで、完全に戻すことができるようになる。後述する各実施形態のLOI符号化器においても同様である。   By storing this encoded file, the amount of accumulation can be greatly reduced. Further, when decoding is performed by a later-described decoder (FIG. 3), the image of the region of interest (LOI) can be completely restored to the original bit precision image. The same applies to the LOI encoder of each embodiment described later.

次に、前記LOI符号化器により作成された符号化ファイルdを復号する復号器(以下、LOI復号器と記す)の構成を図3を参照して説明する。   Next, the configuration of a decoder (hereinafter referred to as LOI decoder) for decoding the encoded file d created by the LOI encoder will be described with reference to FIG.

ファイル解析部5は、符号化ファイルdを解析してマスク情報、量子化比率および符号化ビット列cを抽出する。符号化ビット列cはエントロピー復号部6にて復号され量子化変換係数bが得られる。部分逆量子化部7は、マスク情報をもとにLOIウィンドウに含まれる画素かそうでないかを判定し、LOIウィンドウ内の画素の場合、LOIウィンドウ外の画素の場合、それぞれにおいて適切な量子化ステップを用いて逆量子化する。   The file analysis unit 5 analyzes the encoded file d and extracts mask information, a quantization ratio, and an encoded bit string c. The encoded bit string c is decoded by the entropy decoding unit 6 to obtain a quantized transform coefficient b. The partial inverse quantization unit 7 determines whether the pixel is included in the LOI window or not based on the mask information. In the case of the pixel in the LOI window, the pixel in the LOI window is appropriately quantized in each case. Inverse quantization using steps.

以上により、LOIウィンドウに含まれる画素は高階調CT画像のLOI内部の画素は高精度、含まれない画素は低い精度で量子化された画像eが再生される。   As described above, the pixel e included in the LOI window is reproduced as a quantized image e with high accuracy in pixels inside the LOI of the high gradation CT image and with low accuracy for pixels not included.

次に、本発明の第2実施形態を、図4、図5および図6を参照して説明する。この実施形態は、LOI符号化器が、ウェーブレット変換などの周波数変換を用いた符号化に適用したものである点に特徴がある。なお、これらの図において、図1および図3と同一または同等物には同じ符号が付されている。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4, FIG. 5, and FIG. This embodiment is characterized in that the LOI encoder is applied to encoding using frequency transform such as wavelet transform. In these drawings, the same or equivalent parts as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals.

LOI判定部1においては、第1実施形態で説明したと同様のLOIマスク情報が作成される。画像データaは符号化される前に周波数変換部11にて周波数変換され、変換係数fとなる。形状変換部12は、LOIマスク情報に対して、前記と同様の周波数変換を行い、どの変換係数fがLOIウィンドウに含まれる画素と関連するかを示す、変換係数領域でのLOIマスク(以下、形状変換マスクと記す)を作成する。形状変換マスク作成の様子を図5に示す。いま、前記LOI判定部1で作成されたマスク情報が符号13を付したもの(例えば、黒で塗りつぶされたkの部分が1、それ以外は0)であるとすると、前記形状変換部12で形状変換された形状変換マスクは符号14を付されたもののようになる。   The LOI determination unit 1 creates the same LOI mask information as described in the first embodiment. The image data a is frequency-converted by the frequency converter 11 before being encoded, and becomes a conversion coefficient f. The shape conversion unit 12 performs the same frequency conversion on the LOI mask information as described above, and indicates which conversion coefficient f is associated with a pixel included in the LOI window. Create a shape conversion mask. FIG. 5 shows how the shape conversion mask is created. Assuming that the mask information created by the LOI determination unit 1 is given the reference numeral 13 (for example, the portion of k painted in black is 1 and the others are 0), the shape conversion unit 12 The shape conversion mask that has undergone shape conversion is like that denoted by reference numeral 14.

部分量子化部2は、この形状変換マスクを用いて、第1実施形態で説明したのと同様の部分量子化処理を行う。該部分量子化部2、エントロピー符号化部3およびファイル生成部4の処理は、第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。このため、LOIウィンドウに含まれる画素は、高階調CT画像の高品質を保ったまま符号化される。   The partial quantization unit 2 performs the same partial quantization process as described in the first embodiment using this shape conversion mask. Since the processes of the partial quantization unit 2, the entropy encoding unit 3 and the file generation unit 4 are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted. For this reason, the pixels included in the LOI window are encoded while maintaining the high quality of the high gradation CT image.

図6は、図4のLOI符号化器により生成された符号化ファイルを復号するための、LOI復号器の構成を示す。LOI復号器のファイル解析部5,エントロピー復号部6および部分逆量子化部7の動作は、図3の動作と同一または同等であるので説明を省略する。本実施形態では、部分逆量子化部7が形状変換後マスク情報、量子化比率に基づいて量子化変換係数bを部分逆量子化し、変換係数fを再生する。逆変換部8は、該変換係数fを逆変換して画像eを再生する。   FIG. 6 shows a configuration of the LOI decoder for decoding the encoded file generated by the LOI encoder of FIG. The operations of the file analysis unit 5, the entropy decoding unit 6 and the partial inverse quantization unit 7 of the LOI decoder are the same as or equivalent to the operations of FIG. In the present embodiment, the partial dequantization unit 7 partially dequantizes the quantized transform coefficient b based on the mask information after shape conversion and the quantization ratio, and reproduces the transform coefficient f. The inverse conversion unit 8 reproduces the image e by inversely converting the conversion coefficient f.

この実施形態においても、第1実施形態と同様に、LOIウィンドウに含まれる画素(例えば、図5のkに含まれる画素)は高精度、含まれない画素は低精度の画像eが再生される。   Also in this embodiment, as in the first embodiment, the pixel e included in the LOI window (for example, the pixel included in k in FIG. 5) is reproduced with high accuracy, and the pixel e included in the LOI window is reproduced with low accuracy. .

次に、本発明の第3実施形態を、図7、図8および図9を参照して説明する。この実施形態は、エントロピー符号化器としてビットプレーン符号化器23を用い、部分的な量子化精度の制御を係数のビットシフトで実現した点に特徴がある。なお、これらの図において、図4および図6と同一または同等物には、同じ符号が付されている。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7, FIG. 8, and FIG. This embodiment is characterized in that a bit plane encoder 23 is used as an entropy encoder and partial quantization accuracy control is realized by a bit shift of a coefficient. In these drawings, the same or equivalent parts as those in FIGS. 4 and 6 are denoted by the same reference numerals.

LOI判定部1には、幅W、中心画素値Lが入力され、部分シフト部22,ファイル生成部4には、シフト量が外部から設定される。また、周波数変換部11,LOI判定部1および形状変換部12は、図4で説明したのと同様の動作を行うので、説明を省略する。   The LOI determination unit 1 receives the width W and the center pixel value L, and the partial shift unit 22 and the file generation unit 4 are set with a shift amount from the outside. In addition, the frequency converter 11, the LOI determination unit 1, and the shape converter 12 perform the same operations as described in FIG.

該周波数変換部11により得られた変換係数fは、量子化部21にて通常の手法で量子化される。これにより量子化変換係数bが得られ、形状変換マスクを用いて特定された量子化変換係数のみ、部分シフト部22にて重要ビット側にシフト、例えばシフトアップされる。これにより、後段のビットプレーン符号化部23において、該シフトアップされた量子化係数が優先的に符号化されることとなる。このビットシフトの様子を図8に示す。図8に示されているように、前記形状変換マスクに含まれる量子化変換係数15(斜線で塗りつぶした部分)が、符号16に示されているようにシフトアップされる。   The transform coefficient f obtained by the frequency transform unit 11 is quantized by the quantizer 21 by a normal method. As a result, the quantized transform coefficient b is obtained, and only the quantized transform coefficient specified using the shape transform mask is shifted, for example, shifted up to the significant bit side by the partial shift unit 22. As a result, the shifted-up quantized coefficient is preferentially encoded in the bit plane encoding unit 23 at the subsequent stage. The state of this bit shift is shown in FIG. As shown in FIG. 8, the quantized transform coefficient 15 (portion filled with diagonal lines) included in the shape transform mask is shifted up as indicated by reference numeral 16.

次に、ビットプレーン符号化部23は、上位ビットから下位ビットに向けて符号化を行う。外部からレート指定24があった場合には、生成された符号が指定されたビット量に達した時点で符号の生成を打ち切る。このため、重要な画像に対しては高ビットの符号化ができ、逆に重要でない画像に対しては符号の生成を打ち切ることができるので、効率的な符号化をすることができる。このため、LOIに含まれる画素は、LOIに含まれない画素に比べて高精度に符号化される。生成された符号化ビット列cは形状変換マスク情報およびシフト量とともに、ファイル生成部4にてファイル化される。   Next, the bit plane encoding unit 23 performs encoding from the upper bits to the lower bits. When there is a rate specification 24 from the outside, the generation of the code is terminated when the generated code reaches the specified bit amount. For this reason, high-bit encoding can be performed for important images, and generation of codes can be terminated for non-important images, so that efficient encoding can be performed. For this reason, the pixels included in the LOI are encoded with higher accuracy than the pixels not included in the LOI. The generated encoded bit string c is filed by the file generation unit 4 together with the shape conversion mask information and the shift amount.

次に、図9を参照して、LOI復号器の構成と動作を説明する。なお、図6と同一または同等物には、同じ符号が付されている。   Next, the configuration and operation of the LOI decoder will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent as FIG.

ファイル解析部5において符号化ファイルdを解析し、形状変換後マスク情報、シフト量および符号化ビット列cを抽出する。符号化ビット列cはビットプレーン復号部25にて復号され、量子化変換係数bが得られる。ビットプレーン復号部25では、外部からレート26を指定することにより、指定されたビット量だけビット列を復号した時点で復号を打ち切ることが可能である。   The file analysis unit 5 analyzes the encoded file d, and extracts shape-converted mask information, shift amount, and encoded bit string c. The encoded bit string c is decoded by the bit plane decoding unit 25 to obtain a quantized transform coefficient b. In the bit plane decoding unit 25, by specifying the rate 26 from the outside, it is possible to stop decoding when the bit string is decoded by the specified bit amount.

逆部分シフト部27において、前記形状変換後マスク情報をもとにLOIウィンドウに含まれる係数かそうでないかが判定され、LOIウィンドウ内の係数の場合、シフト量だけ係数がシフトダウンされる。すなわち、図8において、量子化変換係数16が、符号15へシフトダウンされる。その後、逆量子化部28で逆量子化、逆変換部8で逆変換が行なわれ、画像eが再生される。   The inverse partial shift unit 27 determines whether the coefficient is included in the LOI window or not based on the mask information after shape conversion. If the coefficient is in the LOI window, the coefficient is shifted down by the shift amount. That is, in FIG. 8, the quantized transform coefficient 16 is shifted down to the code 15. Thereafter, the inverse quantization unit 28 performs inverse quantization, and the inverse transform unit 8 performs inverse transform to reproduce the image e.

この実施形態においても、第1、第2実施形態と同様に、LOIウィンドウに含まれる画素はシフトアップされ例えば16ビットで符号化、および復号されるので、高精度で再生され、また含まれない画素は低い精度で再生される。   Also in this embodiment, as in the first and second embodiments, the pixels included in the LOI window are shifted up and encoded and decoded, for example, with 16 bits, so that they are reproduced with high accuracy and are not included. Pixels are reproduced with low accuracy.

また、本実施形態は、符号化されたビットストリームの前方から後方へ順次復号していく段階で、 LOIに含まれる画素から優先的に高品質に再生されるようなビットストリームを生成する階層符号化機能を有している。また、図9の復号器は、ビットプレーン復号部を有しているので、復号を途中でうちきることにより、LOIに含まれる画素だけを再生させることが可能となる。   In addition, this embodiment is a hierarchical code that generates a bitstream that is preferentially reproduced with high quality from the pixels included in the LOI at the stage of sequentially decoding the encoded bitstream from the front to the rear. It has a function to convert. Further, since the decoder of FIG. 9 has a bit plane decoding unit, it is possible to reproduce only the pixels included in the LOI by skipping the decoding in the middle.

次に、本発明の第4実施形態を、図10、図11および図12を参照して説明する。この実施形態のLOI符号化器は、部分シフト部22でのシフト量を量子化係数のダイナミックレンジ以上にすることで形状変換マスクの情報を復号器側に送ることなく復号できるようにした点に特徴がある。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10, FIG. 11, and FIG. In the LOI encoder of this embodiment, the shift amount in the partial shift unit 22 is set to be equal to or greater than the dynamic range of the quantized coefficient so that the information of the shape conversion mask can be decoded without being sent to the decoder side. There are features.

すなわち、部分シフト部22では、図11に示されているように、シフト量を量子化係数のダイナミックレンジ以上にする最大部分シフト法により、特定の係数、例えば形状変換マスクを用いて特定された量子化変換係数31(斜線で塗りつぶした部分)をダイナミックレンジ以上の符号32へシフトアップする。ファイル生成部4は、符号化ビット列cとシフト量とを共にファイル化するが、形状変換マスク情報は符号化ファイルには含まれない。なお、上記以外の点は、図7の動作と同じであるので、説明を省略する。   That is, as shown in FIG. 11, the partial shift unit 22 is specified by using a specific coefficient, for example, a shape conversion mask, by the maximum partial shift method in which the shift amount is greater than or equal to the dynamic range of the quantization coefficient. The quantized transform coefficient 31 (the shaded area) is shifted up to a code 32 that is greater than or equal to the dynamic range. The file generation unit 4 files the encoded bit string c and the shift amount together, but the shape conversion mask information is not included in the encoded file. Since the points other than the above are the same as the operation in FIG.

次に、図10のLOI符号化器4により生成された符号化ファイルを復号するためのLOI復号器の構成と動作を、図12を参照して説明する。   Next, the configuration and operation of the LOI decoder for decoding the encoded file generated by the LOI encoder 4 of FIG. 10 will be described with reference to FIG.

ファイル解析部5において符号化ファイルを解析し、シフト量および符号化ビット列cを抽出する。符号化ビット列cはビットプレーン復号部25にて復号され、量子化変換係数bが得られる。ビットプレーン復号部25では、図9でのそれと同様、外部からレート26を指定することにより、指定されたビット量だけビット列を復号した時点で復号を打ち切ることが可能である。   The file analysis unit 5 analyzes the encoded file and extracts the shift amount and the encoded bit string c. The encoded bit string c is decoded by the bit plane decoding unit 25 to obtain a quantized transform coefficient b. In the bit plane decoding unit 25, as in the case of FIG. 9, by specifying the rate 26 from the outside, it is possible to stop decoding when the bit string is decoded by the specified bit amount.

形状変換マスク再生部41では、LOI復号された量子化係数から形状変換マスクを再生する。この再生は、シフトアップされていない本来の量子化係数のダイナミックレンジのビット数をBとすると、復号された量子化係数のうち上位Bビットが有意である係数が存在する部分が形状変換LOIマスクであることから行うことができる。逆部分シフト部27では、該形状変換マスクにより特定された係数をシフトダウンする。すなわち、図11の逆シフトをする。その後の手順は、図9と同じであるので説明を省略する。   The shape conversion mask reproducing unit 41 reproduces a shape conversion mask from the quantized coefficients subjected to LOI decoding. In this reproduction, assuming that the number of bits of the dynamic range of the original quantized coefficient that has not been shifted up is B, the portion where the coefficient with significant B bits is significant among the decoded quantized coefficients is the shape conversion LOI mask. Can be done. The inverse partial shift unit 27 shifts down the coefficient specified by the shape conversion mask. That is, the reverse shift of FIG. 11 is performed. The subsequent procedure is the same as that in FIG.

本実施形態においても、前記第3実施形態と同様に、符号化されたビットストリームの前方から後方へ順次復号していく段階で、 LOIに含まれる画素から優先的に高品質に再生されるようなビットストリームを生成する階層符号化機能を有している。また、図12の復号器は、ビットプレーン復号部を有しているので、復号を途中で打ち切ることにより、LOIに含まれる画素だけを再生させることが可能となる。   Also in the present embodiment, as in the third embodiment, at the stage of sequentially decoding the encoded bitstream from the front to the rear, the high-quality reproduction is preferentially performed from the pixels included in the LOI. A hierarchical coding function for generating a simple bitstream. In addition, since the decoder of FIG. 12 has a bit plane decoding unit, it is possible to reproduce only the pixels included in the LOI by stopping decoding halfway.

さらに、形状変換マスク情報を復号器側に送る必要がないので、符号化器から復号器に送るデータ量を低減することができる。   Furthermore, since it is not necessary to send shape conversion mask information to the decoder side, the amount of data sent from the encoder to the decoder can be reduced.

本発明の第1実施形態のLOI符号化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the LOI encoding apparatus of 1st Embodiment of this invention. LOI判定部が作成するマスク情報の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the mask information which a LOI determination part produces. 第1実施形態に対応する復号装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the decoding apparatus corresponding to 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態のLOI符号化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the LOI encoding apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 形状変換部が作成する形状変換マスク情報の一例の説明図である。It is explanatory drawing of an example of the shape conversion mask information which a shape conversion part produces. 第2実施形態に対応する復号装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the decoding apparatus corresponding to 2nd Embodiment. 本発明の第3実施形態のLOI符号化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the LOI encoding apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 部分シフト部の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of a partial shift part. 第3実施形態に対応する復号装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the decoding apparatus corresponding to 3rd Embodiment. 本発明の第4実施形態のLOI符号化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the LOI encoding apparatus of 4th Embodiment of this invention. 部分シフト部の動作の説明図である。It is explanatory drawing of operation | movement of a partial shift part. 第4実施形態に対応する復号装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the decoding apparatus corresponding to 4th Embodiment. 表示ウィンドウの説明図である。It is explanatory drawing of a display window.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・LOI判定部、2・・・部分量子化部、3・・・エントロピー符号化部、4・・・ファイル生成部、11・・・周波数変換部、12・・・形状変換部、21・・・量子化部、
22・・・部分シフト部、23・・・ビットプレーン符号化部、25・・・ビットプレーン復号部、27・・・逆部分シフト部、41・・・形状変換マスク再生部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... LOI determination part, 2 ... Partial quantization part, 3 ... Entropy encoding part, 4 ... File generation part, 11 ... Frequency conversion part, 12 ... Shape conversion part, 21 Quantization unit,
22... Partial shift unit, 23... Bit plane encoding unit, 25... Bit plane decoding unit, 27... Reverse partial shift unit, 41.

Claims (5)

画像データの画素の配列に対して周波数変換を施す周波数変換部と、
該画像データの各画素に対して画素値がある範囲内に存在するかどうかを判定する注目画素値判定部と、
該注目画素値判定部により判定された前記範囲内および範囲外を区別するマスク情報に対して、前記周波数変換と同様の周波数変換を施す形状変換部と、
前記周波数変換されたマスク情報をもとに、前記周波数変換部から出力された変換係数のうちの選択された係数に、指定された量子化比率に基づく精度の量子化を行う部分量子化部と、
該部分量子化部より得られた量子化変換係数を符号化するエントロピー符号化部と、
該エントロピー符号化部により符号化されたデータ、前記周波数変換されたマスク情報および前記量子化比率を含むデータをファイル化するファイル生成部とを具備したことを特徴とする注目画素値選択型符号化装置。
A frequency conversion unit that performs frequency conversion on an array of pixels of image data;
A target pixel value determination unit that determines whether a pixel value is within a certain range for each pixel of the image data;
A shape conversion unit that performs frequency conversion similar to the frequency conversion on the mask information that distinguishes between the inside and outside of the range determined by the target pixel value determination unit;
A partial quantization unit that performs quantization based on a specified quantization ratio on a selected coefficient among the transform coefficients output from the frequency conversion unit based on the frequency-transformed mask information; ,
An entropy encoding unit that encodes the quantized transform coefficient obtained from the partial quantization unit;
A pixel value selection type encoding comprising: a file generation unit configured to file data including the data encoded by the entropy encoding unit, the frequency-converted mask information, and the quantization ratio apparatus.
画像データの画素の配列に対して周波数変換を施す周波数変換部と、
該周波数変換部から出力された変換係数を量子化する量子化部と、
該画像データの各画素に対して画素値がある範囲内に存在するかどうかを判定する注目画素値判定部と、
該注目画素値判定部により判定された前記範囲内および範囲外を区別するマスク情報に対して、前記周波数変換と同様の周波数変換を施す形状変換部と、
前記周波数変換されたマスク情報をもとに、前記量子化部から出力された量子化変換係数のうちの選択された特定の係数を重要ビット側にシフトする部分シフト部と、
符号化の対象となる量子化変換係数群をビットプレーンに分割し、該ビットプレーンをさらに細かく分割して階層的に符号器を行うビットプレーン符号化部と、
前記ビットプレーン符号化部により符号化されたデータ、前記周波数変換されたマスク情報およびシフト量を含むデータをファイル化するファイル生成部とを具備し、
前記ビットプレーン符号化部は、ビットプレーン符号化の際に外部から指定された符号量とほぼ等しい大きさの符号を生成することを特徴とする注目画素値選択型符号化装置。
A frequency conversion unit that performs frequency conversion on an array of pixels of image data;
A quantization unit for quantizing the transform coefficient output from the frequency transform unit;
A target pixel value determination unit that determines whether a pixel value is within a certain range for each pixel of the image data;
A shape conversion unit that performs frequency conversion similar to the frequency conversion on the mask information that distinguishes between the outside and the range determined by the target pixel value determination unit;
Based on the frequency-transformed mask information, a partial shift unit that shifts a selected specific coefficient of quantized transform coefficients output from the quantizing unit to the significant bit side,
A bit plane encoding unit that divides a quantized transform coefficient group to be encoded into bit planes, and further divides the bit planes to perform hierarchical encoding;
A file generation unit configured to file data including data encoded by the bit plane encoding unit, the frequency-converted mask information, and a shift amount;
The target pixel value selection type encoding device, wherein the bit plane encoding unit generates a code having a size substantially equal to a code amount designated from outside at the time of bit plane encoding.
前記部分シフト部は、前記選択された係数のシフト量を、本来の係数のダイナミックレンジ以上の値とし、
前記ファイル生成部がファイル化するデータには、前記マスク情報を含まないことを特徴とする請求項2に記載の注目画素値選択型符号化装置。
The partial shift unit sets the shift amount of the selected coefficient to a value that is greater than or equal to the dynamic range of the original coefficient,
The pixel value selection type encoding device according to claim 2, wherein the data generated by the file generation unit does not include the mask information.
請求項3の注目画素値選択型符号化装置からのファイル化された符号化データを復号する復号装置であって、
前記ファイル化された符号化データを解析し、符号化ビット列とシフト量を得るファイル解析部と、
前記符号化ビット列をビットプレーン復号するビットプレーン復号部と、
該ビットプレーン復号部により再生された量子化変換係数より、形状変換マスクを再生する形状変換マスク再生部と、
該形状変換マスク再生部により再生された形状変換マスクを用いて、特定された係数の逆シフトを行う逆部分シフト部と、
該逆部分シフト部で得られた量子化変換係数を逆量子化する逆量子化部と、
該逆量子化部で得られた変換係数を逆変換して画像を再生する逆変換部とを具備したことを特徴とする復号装置。
A decoding device that decodes encoded data filed from the target pixel value selection type encoding device according to claim 3,
Analyzing the filed encoded data and obtaining a coded bit string and shift amount; and
A bit plane decoding unit that performs bit plane decoding of the encoded bit string;
A shape conversion mask reproducing unit for reproducing a shape conversion mask from the quantized transform coefficient reproduced by the bit plane decoding unit;
Using the shape conversion mask reproduced by the shape conversion mask reproducing unit, an inverse partial shift unit for performing an inverse shift of the identified coefficient;
An inverse quantization unit that inversely quantizes the quantized transform coefficient obtained by the inverse partial shift unit;
A decoding apparatus comprising: an inverse transform unit that inversely transforms the transform coefficient obtained by the inverse quantization unit and reproduces an image.
前記ビットプレーン復号部は、ビットプレーン復号の際に外部から指定された符号量とほぼ等しい大きさの符号を復号することを特徴とする請求項4に記載の復号装置。   5. The decoding apparatus according to claim 4, wherein the bit plane decoding unit decodes a code having a size substantially equal to a code amount designated from the outside at the time of bit plane decoding.
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